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JP7539087B2 - Electrode structure and method for producing same - Google Patents
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Description

本発明は、電極構造体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an electrode structure and a method for manufacturing the same.

創薬及び再生医療の分野において、細胞とその足場となる生体材料を用いて、細胞の三次元培養組織(以下、単に「三次元培養組織」と称する)を人工的に形成する技術が注目されている。三次元培養組織は、例えば、従来の動物実験に代わる創薬スクリーニングのツールとしてだけでなく、失った生体組織を補うための移植組織としての応用も期待されている。 In the fields of drug discovery and regenerative medicine, attention has been focused on a technology that uses cells and biomaterials to artificially form three-dimensional cell culture tissues (hereinafter simply referred to as "three-dimensional culture tissues"). For example, three-dimensional culture tissues are expected to be used not only as a drug discovery screening tool to replace conventional animal testing, but also as transplant tissues to replace lost biological tissues.

三次元培養組織においては、細胞の二次元培養組織(以下、単に「二次元培養組織」と称する)の場合よりも物質の拡散性が低いために、細胞への栄養の供給や細胞での代謝物の除去が難しく、細胞培養の維持が難しいことが懸念されている。そのため、培養に必要な液体を組織内部に送液することを目的として、組織内部に巡らせるための管状の培養血管組織が求められており、物質を適切に輸送できる三次元培養血管組織を効率的に形成する手法の確立が重要な課題となっている。 In three-dimensional cultured tissues, the diffusivity of substances is lower than in two-dimensional cultured tissues of cells (hereinafter simply referred to as "two-dimensional cultured tissues"), so it is difficult to supply nutrients to cells and remove metabolites from cells, and there are concerns that maintaining cell cultures will be difficult. For this reason, there is a demand for tubular cultured vascular tissues to circulate the liquids required for culture inside the tissue, and it has become an important issue to establish a method for efficiently forming three-dimensional cultured vascular tissues that can properly transport substances.

三次元培養血管組織を形成する上での重要な要素として、培養血管組織の円筒構造とバリア機能の2点が挙げられる。円筒構造は、細胞を培養する際の足場として必要な構造物である。円筒構造は、組織ゲル内で細胞を培養することで自発的に形成させたり、その他にも、管状の鋳型を用いて細胞を培養して形成する方法が検討されている(非特許文献1参照)。一方、バリア機能とは、物質の透過を血管により制御する機能であり、目的の生体組織へ適切に物質を輸送する上で必要となる。培養血管組織においては、バリア機能を示す主要な指標の1つとして、血管組織の電気抵抗値が広く用いられている。例えば、シート状の形状に培養した血管組織(血管シート)を挟む2枚の電極を配置することで、血管シートの電気抵抗値を測定する手法が開示されている(非特許文献2参照)。すなわち、適切な機能を有する三次元培養血管組織の形成方法を検討するときには、培養血管組織の円筒構造の形成を幾何学的に制御し易く、血管シートの電気抵抗値を容易に測定できる細胞の培養環境が必要となる。 Two important factors in forming three-dimensional cultured vascular tissue are the cylindrical structure and the barrier function of the cultured vascular tissue. The cylindrical structure is a structure necessary as a scaffold when culturing cells. A method of forming a cylindrical structure by culturing cells in a tissue gel, or by culturing cells using a tubular mold, has been investigated (see Non-Patent Document 1). On the other hand, the barrier function is a function that controls the permeation of substances by blood vessels, and is necessary for appropriately transporting substances to the target biological tissue. In cultured vascular tissue, the electrical resistance value of the vascular tissue is widely used as one of the main indicators of the barrier function. For example, a method has been disclosed in which two electrodes are arranged to sandwich vascular tissue (vascular sheet) cultured in a sheet-like shape, and the electrical resistance value of the vascular sheet is measured (see Non-Patent Document 2). In other words, when considering a method of forming a three-dimensional cultured vascular tissue with appropriate functions, a cell culture environment is required in which it is easy to geometrically control the formation of the cylindrical structure of the cultured vascular tissue and to easily measure the electrical resistance value of the vascular sheet.

A. Shimizu et al., Lab Chip, 20 (11), 1917-1927 (2020)A. Shimizu et al., Lab Chip, 20 (11), 1917-1927 (2020) B. Srinivasan et al., J. Lab. Autom., 20 (2), 107-126 (2015)B. Srinivasan et al., J. Lab. Autom., 20 (2), 107-126 (2015)

しかし、非特許文献1及び2で開示されている技術も含めて、従来技術では、培養血管組織の円筒構造の形成と、電極の配置と、を両立させることが困難であり、このような問題点を解決できる先行技術は、開示されていない。特に、組織ゲルや鋳型を用いて、培養血管組織の円筒構造を形成する場合、円筒構造の外部には電極を配置するスペースがなく、さらに、マイクロメートル(μm)~ミリメートル(mm)スケールで形成される円筒構造の内部に電極を配置することも難しかった。 However, with conventional techniques, including those disclosed in Non-Patent Documents 1 and 2, it is difficult to achieve both the formation of a cylindrical structure of cultured vascular tissue and the placement of electrodes, and no prior art capable of resolving this problem has been disclosed. In particular, when forming a cylindrical structure of cultured vascular tissue using tissue gel or a mold, there is no space to place electrodes outside the cylindrical structure, and furthermore, it is difficult to place electrodes inside a cylindrical structure formed on the micrometer (μm) to millimeter (mm) scale.

ここまでは、三次元培養血管組織を例に挙げて、その形成と評価について説明した。しかし、円筒構造を有し、かつ電極を備えた構造体であって、前記電極によって電位差を測定するための対象物を前記円筒構造内に配置可能な構造体は、三次元培養血管組織に限定されず、種々の対象物への適用が可能である。 So far, we have used three-dimensional cultured vascular tissue as an example to explain its formation and evaluation. However, a structure having a cylindrical structure and equipped with electrodes, in which an object for measuring a potential difference by the electrodes can be placed within the cylindrical structure, is not limited to three-dimensional cultured vascular tissue, and can be applied to a variety of objects.

上記事情に鑑み、本発明は、円筒構造を有し、かつ電極を備えた構造体であって、前記電極によって電位差を測定するための対象物を前記円筒構造内に配置可能な構造体と、その製造方法を提供することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention aims to provide a structure having a cylindrical structure and equipped with electrodes, in which an object for measuring a potential difference by the electrodes can be placed within the cylindrical structure, and a method for manufacturing the structure.

本発明の一態様は、筒状に巻かれた第1電極と、前記第1電極とは非接触に設けられ、且つ筒状又は半筒状に巻かれた第2電極と、を備え、前記第1電極が前記第2電極を囲んで、前記第1電極及び第2電極が多層円筒構造を構成し、前記多層円筒構造中の前記第1電極及び第2電極間の空隙部が、細胞培養部となっている、電極構造体である。 One aspect of the present invention is an electrode structure comprising a first electrode wound in a cylindrical shape and a second electrode that is not in contact with the first electrode and is wound in a cylindrical or semi-cylindrical shape, the first electrode surrounds the second electrode, the first electrode and the second electrode form a multi-layered cylindrical structure, and the gap between the first electrode and the second electrode in the multi-layered cylindrical structure serves as a cell culture area.

また、本発明の一態様は、前記電極構造体の製造方法であって、常温で非導電性である基板の一方の面上に、前記第1電極を積層するための第1犠牲層と、前記第2電極を積層するための第2犠牲層と、を形成する工程(A)と、前記第1犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第1電極を形成し、前記第2犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第2電極を形成する工程(B)と、前記第1犠牲層及び第2犠牲層に、その外部から刺激を加えることにより、前記第1犠牲層及び第2犠牲層を溶解させ、前記第1犠牲層上に形成されていた前記第1電極と、前記第2犠牲層上に形成されていた前記第2電極と、を前記基板上で遊離させるとともに、前記第2電極を筒状又は半筒状に巻き、前記第1電極を、前記第2電極を囲んで筒状に巻くことにより、前記多層円筒構造を形成する工程(C)と、を有する、電極構造体の製造方法である。 In addition, one aspect of the present invention is a method for manufacturing the electrode structure, which includes a step (A) of forming a first sacrificial layer for laminating the first electrode and a second sacrificial layer for laminating the second electrode on one surface of a substrate that is non-conductive at room temperature, a step (B) of forming the first electrode on the surface of the first sacrificial layer opposite the substrate side, and a step (C) of dissolving the first sacrificial layer and the second sacrificial layer by applying a stimulus from the outside to the first sacrificial layer and liberating the first electrode formed on the first sacrificial layer and the second electrode formed on the second sacrificial layer on the substrate, and rolling the second electrode into a cylindrical or semi-cylindrical shape and rolling the first electrode into a cylindrical shape around the second electrode to form the multilayer cylindrical structure.

本発明により、円筒構造を有し、かつ電極を備えた構造体であって、前記電極によって電位差を測定するための対象物を前記円筒構造内に配置可能な構造体と、その製造方法を提供することが可能となる。 The present invention makes it possible to provide a structure having a cylindrical structure and equipped with electrodes, in which an object for measuring a potential difference by the electrodes can be placed within the cylindrical structure, and a method for manufacturing the structure.

本発明の一実施形態に係る電極構造体の製造に用いる電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic example of an electrode sheet used in the manufacture of an electrode structure according to one embodiment of the present invention. 図1に示す電極シートにおいて、最表層となっている絶縁層と、第1支持体と、第2支持体と、を取り除いた状態の一例を模式的に示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a schematic example of a state in which an insulating layer that is an outermost layer, a first support, and a second support are removed from the electrode sheet shown in FIG. 1 . 本発明の一実施形態に係る電極構造体の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic example of an electrode structure according to an embodiment of the present invention. 図3に示す電極構造体を、回路を形成した状態で模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the electrode structure shown in FIG. 3 in a state in which a circuit is formed. 本発明の一実施形態に係る電極構造体の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view that illustrates an example of a method for manufacturing an electrode structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る電極構造体の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view that illustrates an example of a method for manufacturing an electrode structure according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る電極構造体の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view that illustrates an example of a method for manufacturing an electrode structure according to an embodiment of the present invention. 実施例1の電極構造体における、第1電極及び第2電極間の電位差の測定結果を示すグラフである。4 is a graph showing the measurement results of the potential difference between the first electrode and the second electrode in the electrode structure of Example 1. 実施例1の電極シートにおける、第1電極及び第2電極間の電位差の測定結果を示すグラフである。4 is a graph showing the measurement results of the potential difference between the first electrode and the second electrode in the electrode sheet of Example 1. 実施例2で作製した三次元培養血管組織について、位相差顕微鏡を用いて取得した撮像データである。1 shows imaging data obtained using a phase-contrast microscope for the three-dimensional cultured vascular tissue prepared in Example 2.

以下、図面を参照しながら、本発明について詳細に説明する。なお、以降の説明で用いる図は、本発明の特徴を分かり易くするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description may show enlarged essential parts for the sake of convenience in order to make the features of the present invention easier to understand, and the dimensional ratios of each component may not necessarily be the same as in reality.

<<電極シート>>
まず、本発明の一実施形態に係る電極構造体の製造に用いる、電極シートについて、図面を参照しながら説明する。本明細書において、電極シートとは、特に断りのない限り、本実施形態の電極構造体を構成する前の段階の、多層円筒構造を有さず、電極を有するシートを意味する。
<<Electrode sheet>>
First, an electrode sheet used in the manufacture of an electrode structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this specification, unless otherwise specified, the electrode sheet refers to a sheet having an electrode and not having a multilayer cylindrical structure, which is in a stage prior to the construction of the electrode structure according to the present embodiment.

はじめに、電極シート中の各部の構成全般について、以下、説明する。
図1は、本実施形態における電極シートの一例を模式的に示す斜視図である。
ここに示す電極シート101は、基板11と、基板11の一方の面11a上に設けられた第1電極131及び第2電極132と、を備えている。第1電極131は、平らなシート状であり、後述する電極構造体においては、筒状に巻かれた状態となり、ここに示す電極シート101の段階では、筒状に巻かれる前の状態である。第2電極132は、平らなシート状であり、後述する電極構造体においては、筒状又は半筒状に巻かれた状態となり、ここに示す電極シート101の段階では、筒状又は半筒状に巻かれる前の状態である。
First, the overall configuration of each part in the electrode sheet will be described below.
FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of an electrode sheet according to the present embodiment.
The electrode sheet 101 shown here includes a substrate 11, and a first electrode 131 and a second electrode 132 provided on one surface 11a of the substrate 11. The first electrode 131 is in a flat sheet shape, and in the electrode structure described below, it is in a state rolled into a cylindrical shape, and in the electrode sheet 101 shown here, it is in a state before being rolled into a cylindrical shape. The second electrode 132 is in a flat sheet shape, and in the electrode structure described below, it is in a state rolled into a cylindrical or semi-cylindrical shape, and in the electrode sheet 101 shown here, it is in a state before being rolled into a cylindrical or semi-cylindrical shape.

電極シート101において、基板11と第1電極131との間には、さらに第1犠牲層121が設けられ、基板11と第2電極132との間には、さらに第2犠牲層122が設けられている。
第1電極131の基板11側とは反対側の面上には、さらに第1絶縁層141が設けられ、第2電極132の基板11側とは反対側の面上には、さらに第2絶縁層142が設けられている。第1絶縁層141及び第2絶縁層142は、いずれも平らなシート状である。
第1犠牲層121及び第2犠牲層122は、後述する電極構造体の製造時まで一時的に、電極シート101において、第1電極131及び第2電極132をそれぞれ、基板11に接着するための層である。第1犠牲層121は第1電極131を積層するための層であり、第2犠牲層122は第2電極132を積層するための層である。第1犠牲層121及び第2犠牲層122は、その外部から刺激が加えられることにより、溶解する。
In the electrode sheet 101 , a first sacrificial layer 121 is further provided between the substrate 11 and the first electrode 131 , and a second sacrificial layer 122 is further provided between the substrate 11 and the second electrode 132 .
A first insulating layer 141 is further provided on the surface of the first electrode 131 opposite to the substrate 11 side, and a second insulating layer 142 is further provided on the surface of the second electrode 132 opposite to the substrate 11 side. The first insulating layer 141 and the second insulating layer 142 are both in the form of a flat sheet.
The first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 are layers for temporarily adhering the first electrode 131 and the second electrode 132 to the substrate 11 in the electrode sheet 101 until the time of manufacturing the electrode structure described below. The first sacrificial layer 121 is a layer for laminating the first electrode 131, and the second sacrificial layer 122 is a layer for laminating the second electrode 132. The first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 dissolve when a stimulus is applied from the outside.

第1犠牲層121、第1電極131及び第1絶縁層141はいずれも膜状であり、本実施形態においては、第1電極131及び第1絶縁層141の積層物を第1薄膜91と称する。
第2犠牲層122、第2電極132及び第2絶縁層142はいずれも膜状であり、本実施形態においては、第2電極132及び第2絶縁層142の積層物を第2薄膜92と称する。
後述するように、第1電極131及び第2電極132は、互いに離間して配置されており、基板11の一方の面11aに対して直交する方向において、第1電極131及び第1絶縁層141の積層構造が認められない部位は、第1薄膜91に該当せず、同方向において、第2電極132及び第2絶縁層142の積層構造が認められない部位は、第2薄膜92に該当せず、このような観点で、第1薄膜91と第2薄膜92のそれぞれの境界が決定される。
The first sacrificial layer 121 , the first electrode 131 and the first insulating layer 141 are all in the form of a film, and in this embodiment, the laminate of the first electrode 131 and the first insulating layer 141 is referred to as a first thin film 91 .
The second sacrificial layer 122 , the second electrode 132 and the second insulating layer 142 are all in the form of a film, and in this embodiment, the laminate of the second electrode 132 and the second insulating layer 142 is referred to as a second thin film 92 .
As described below, the first electrode 131 and the second electrode 132 are arranged at a distance from each other, and in a direction perpendicular to one surface 11a of the substrate 11, a portion where the layered structure of the first electrode 131 and the first insulating layer 141 is not recognized does not correspond to the first thin film 91, and in the same direction, a portion where the layered structure of the second electrode 132 and the second insulating layer 142 is not recognized does not correspond to the second thin film 92, and the boundaries between the first thin film 91 and the second thin film 92 are determined from this perspective.

基板11の一方の面11a側の上方から、第1犠牲層121、第1電極131及び第1絶縁層141を見下ろして平面視したときの、第1犠牲層121、第1電極131及び第1絶縁層141の平面形状は、いずれも矩形であり、正方形及び長方形のいずれであってもよく、ここでは長方形である場合を示している。第1犠牲層121、第1電極131及び第1絶縁層141の前記平面形状は、矩形以外であってもよいが、後述する多層円筒構造中の空隙部(細胞培養部)の大きさがより大きくなる点では、矩形であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第1犠牲層121、第1電極131及び第1絶縁層141の大きさは、すべて同一であってもよいし、一部のみ同一であってもよいし、すべて異なっていてもよいが、電極シート101の製造がより容易である点では、すべて同一であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第1犠牲層121、第1電極131及び第1絶縁層141の外周の位置は、すべて一致していてもよいし、一部のみ一致していてもよいし、すべて一致していなくてもよいが、電極シート101の製造がより容易である点では、すべて一致していることが好ましい。
When viewed from above one surface 11a of the substrate 11 looking down on the first sacrificial layer 121, the first electrode 131, and the first insulating layer 141, the planar shapes of the first sacrificial layer 121, the first electrode 131, and the first insulating layer 141 are all rectangular, and may be either square or rectangular, and the case shown here is rectangular. The planar shapes of the first sacrificial layer 121, the first electrode 131, and the first insulating layer 141 may be other than rectangular, but are preferably rectangular in that the size of the void portion (cell culture portion) in the multilayer cylindrical structure described later becomes larger.
When viewed in a plane as described above, the sizes of the first sacrificial layer 121, the first electrode 131 and the first insulating layer 141 may all be the same, may be only partially the same, or may all be different, but it is preferable that they are all the same in terms of making it easier to manufacture the electrode sheet 101.
When viewed in a plane as described above, the positions of the outer peripheries of the first sacrificial layer 121, the first electrode 131 and the first insulating layer 141 may all be coincident, may only be partially coincident, or may not all be coincident; however, it is preferable that they all be coincident in order to make it easier to manufacture the electrode sheet 101.

第2犠牲層122、第2電極132及び第2絶縁層142の配置形態も、上述の第1犠牲層121、第1電極131及び第1絶縁層141の配置形態と同様である。
すなわち、基板11の一方の面11a側の上方から、第2犠牲層122、第2電極132及び第2絶縁層142を見下ろして平面視したときの、第2犠牲層122、第2電極132及び第2絶縁層142の平面形状は、いずれも矩形であり、正方形及び長方形のいずれであってもよく、ここでは長方形である場合を示している。第2犠牲層122、第2電極132及び第2絶縁層142の前記平面形状は、矩形以外であってもよいが、後述する多層円筒構造中の空隙部(細胞培養部)の大きさがより大きくなる点では、矩形であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第2犠牲層122、第2電極132及び第2絶縁層142の大きさは、すべて同一であってもよいし、一部のみ同一であってもよいし、すべて異なっていてもよいが、電極シート101の製造がより容易である点では、すべて同一であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第2犠牲層122、第2電極132及び第2絶縁層142の外周の位置は、すべて一致していてもよいし、一部のみ一致していてもよいし、すべて一致していなくてもよいが、電極シート101の製造がより容易である点では、すべて一致していることが好ましい。
The arrangement of the second sacrificial layer 122 , the second electrode 132 and the second insulating layer 142 is similar to the arrangement of the first sacrificial layer 121 , the first electrode 131 and the first insulating layer 141 described above.
That is, when viewed from above one surface 11a side of the substrate 11 looking down on the second sacrificial layer 122, the second electrode 132, and the second insulating layer 142, the planar shapes of the second sacrificial layer 122, the second electrode 132, and the second insulating layer 142 are all rectangular, and may be either square or rectangular, and the case shown here is rectangular. The planar shapes of the second sacrificial layer 122, the second electrode 132, and the second insulating layer 142 may be other than rectangular, but are preferably rectangular in that the size of the void portion (cell culture portion) in the multilayer cylindrical structure described later becomes larger.
When viewed in a plane as described above, the sizes of the second sacrificial layer 122, the second electrode 132 and the second insulating layer 142 may all be the same, may be only partially the same, or may all be different, but it is preferable that they are all the same in terms of making it easier to manufacture the electrode sheet 101.
When viewed in a plane as described above, the positions of the outer peripheries of the second sacrificial layer 122, the second electrode 132 and the second insulating layer 142 may all be coincident, may only be partially coincident, or may not all be coincident; however, in terms of making it easier to manufacture the electrode sheet 101, it is preferable that they all be coincident.

基板11の前記一方の面11aのうち、第1犠牲層121及び第2犠牲層122が設けられていない一の領域上には、第1電極131及び第2電極132とは別途に、基板11に直接接触して第3導電層133が設けられ、他の一の領域上には、第1電極131及び第2電極132とは別途に、基板11に直接接触して第4導電層134が設けられている。すなわち、基板11と第3導電層133との間、並びに、基板11と第4導電層134との間には、いずれも、第1犠牲層121又は第2犠牲層122のような犠牲層が設けられていない。
第3導電層133と第4導電層134は、基板11上において、互いに離間して配置されている。
In one region of the one surface 11a of the substrate 11 where the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 are not provided, a third conductive layer 133 is provided in direct contact with the substrate 11 separately from the first electrode 131 and the second electrode 132, and in the other region, a fourth conductive layer 134 is provided in direct contact with the substrate 11 separately from the first electrode 131 and the second electrode 132. In other words, no sacrificial layer such as the first sacrificial layer 121 or the second sacrificial layer 122 is provided between the substrate 11 and the third conductive layer 133 and between the substrate 11 and the fourth conductive layer 134.
The third conductive layer 133 and the fourth conductive layer 134 are disposed on the substrate 11 and spaced apart from each other.

第1電極131及び第3導電層133は、第1軸状導電層135によって接続されている。すなわち、第1電極131及び第1軸状導電層135は電気的に接続され、第3導電層133及び第1軸状導電層135は電気的に接続されている。
第2電極132及び第4導電層134は、第2軸状導電層136によって接続されている。すなわち、第2電極132及び第2軸状導電層136は電気的に接続され、第4導電層134及び第2軸状導電層136は電気的に接続されている。
The first electrode 131 and the third conductive layer 133 are connected by the first axial conductive layer 135. That is, the first electrode 131 and the first axial conductive layer 135 are electrically connected, and the third conductive layer 133 and the first axial conductive layer 135 are electrically connected.
The second electrode 132 and the fourth conductive layer 134 are connected by the second axial conductive layer 136. That is, the second electrode 132 and the second axial conductive layer 136 are electrically connected, and the fourth conductive layer 134 and the second axial conductive layer 136 are electrically connected.

第3導電層133の基板11側とは反対側の面の一部の領域上には、第3導電層133に直接接触して、導電性の第1コンタクトパッド151が設けられている。そして、第3導電層133の基板11側とは反対側の面のうち、第1コンタクトパッド151が設けられていない領域上には、第3絶縁層143が設けられている。すなわち、第3導電層133上において、第1コンタクトパッド151は、その周囲を第3絶縁層143で囲まれている。
第4導電層134の基板11側とは反対側の面の一部の領域上には、第4導電層134に直接接触して、導電性の第2コンタクトパッド152が設けられている。そして、第4導電層134の基板11側とは反対側の面のうち、第2コンタクトパッド152が設けられていない領域上には、第4絶縁層144が設けられている。すなわち、第4導電層134上において、第2コンタクトパッド152は、その周囲を第4導電層134で囲まれている。
A conductive first contact pad 151 is provided in direct contact with the third conductive layer 133 on a partial region of the surface of the third conductive layer 133 opposite the substrate 11 side. A third insulating layer 143 is provided on a region of the surface of the third conductive layer 133 opposite the substrate 11 side where the first contact pad 151 is not provided. That is, on the third conductive layer 133, the periphery of the first contact pad 151 is surrounded by the third insulating layer 143.
A conductive second contact pad 152 is provided in direct contact with the fourth conductive layer 134 on a partial region of the surface of the fourth conductive layer 134 opposite the substrate 11 side. A fourth insulating layer 144 is provided on a region of the surface of the fourth conductive layer 134 opposite the substrate 11 side where the second contact pad 152 is not provided. In other words, on the fourth conductive layer 134, the second contact pad 152 is surrounded by the fourth conductive layer 134.

基板11の一方の面11a側の上方から、電極シート101を見下ろして平面視したときの、第3導電層133及び第1コンタクトパッド151の平面形状は、いずれも矩形であり、正方形及び長方形のいずれであってもよく、ここでは長方形である場合を示している。第3導電層133及び第1コンタクトパッド151の前記平面形状は、矩形以外であってもよい。 When viewed from above one surface 11a of the substrate 11 looking down on the electrode sheet 101, the planar shapes of the third conductive layer 133 and the first contact pad 151 are both rectangular, and may be either a square or a rectangle, and are shown here as being rectangular. The planar shapes of the third conductive layer 133 and the first contact pad 151 may be other than rectangular.

第4導電層134及び第2コンタクトパッド152の配置形態も、上述の第3導電層133及び第1コンタクトパッド151の配置形態と同様である。
すなわち、基板11の一方の面11a側の上方から、電極シート101を見下ろして平面視したときの、第4導電層134及び第2コンタクトパッド152の平面形状は、いずれも矩形であり、正方形及び長方形のいずれであってもよく、ここでは長方形である場合を示している。第4導電層134及び第2コンタクトパッド152の前記平面形状は、矩形以外であってもよい。
The arrangement of the fourth conductive layer 134 and the second contact pad 152 is similar to the arrangement of the third conductive layer 133 and the first contact pad 151 described above.
That is, when viewed from above the electrode sheet 101 on one surface 11a side of the substrate 11, the planar shapes of the fourth conductive layer 134 and the second contact pad 152 are both rectangular, and may be either a square or a rectangle, and the case shown here is a rectangle. The planar shapes of the fourth conductive layer 134 and the second contact pad 152 may be other than rectangular.

電極シート101においては、第3導電層133及び第1コンタクトパッド151が電気的に接続されているため、第1電極131、第1軸状導電層135、第3導電層133及び第1コンタクトパッド151はすべて、電気的に接続されている。
同様に、電極シート101においては、第4導電層134及び第2コンタクトパッド152が電気的に接続されているため、第2電極132、第2軸状導電層136、第4導電層134及び第2コンタクトパッド152はすべて、電気的に接続されている。
In the electrode sheet 101, the third conductive layer 133 and the first contact pad 151 are electrically connected, so that the first electrode 131, the first axial conductive layer 135, the third conductive layer 133 and the first contact pad 151 are all electrically connected.
Similarly, in the electrode sheet 101, the fourth conductive layer 134 and the second contact pad 152 are electrically connected, and therefore the second electrode 132, the second axial conductive layer 136, the fourth conductive layer 134 and the second contact pad 152 are all electrically connected.

第1軸状導電層135の基板11側とは反対側の面上には、第1軸状導電層135に直接接触して、第1軸状絶縁層145が設けられており、本実施形態においては、第1軸状導電層135及び第1軸状絶縁層145の積層物を第1軸部81と称する。第1軸部81は、第1軸状導電層を有していることで、導電性を有する。
第2軸状導電層136の基板11側とは反対側の面上には、第2軸状導電層136に直接接触して、第2軸状絶縁層146が設けられており、本実施形態においては、第2軸状導電層136及び第2軸状絶縁層146の積層物を第2軸部82と称する。第2軸部82は、第2軸状導電層136を有していることで、導電性を有する。
A first axially shaped insulating layer 145 is provided on the surface of the first axially shaped conductive layer 135 opposite the substrate 11 side in direct contact with the first axially shaped conductive layer 135, and in this embodiment, the laminate of the first axially shaped conductive layer 135 and the first axially shaped insulating layer 145 is referred to as the first axial portion 81. The first axial portion 81 has conductivity due to having the first axially shaped conductive layer.
A second axially shaped insulating layer 146 is provided on the surface of the second axially shaped conductive layer 136 opposite the substrate 11 side in direct contact with the second axially shaped conductive layer 136, and in this embodiment, the laminate of the second axially shaped conductive layer 136 and the second axially shaped insulating layer 146 is referred to as the second axial portion 82. The second axial portion 82 has the second axially shaped conductive layer 136 and is therefore conductive.

基板11の一方の面11a側の上方から、電極シート101を見下ろして平面視したときの、第1軸状導電層135及び第1軸状絶縁層145の平面形状は、いずれも長方形(棒状)であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第1軸状導電層135及び第1軸状絶縁層145の大きさは、同一であってもよいし、異なっていてもよいが、電極シート101の製造がより容易である点では、同一であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第1軸状導電層135及び第1軸状絶縁層145の外周の位置は、すべて一致していてもよいし、一部のみ一致していてもよいし、すべて一致していなくてもよいが、電極シート101の製造がより容易である点では、すべて一致していることが好ましい。
第1軸部81においては、第1軸状導電層135及び第1軸状絶縁層145の大きさが同一であり、第1軸状導電層135及び第1軸状絶縁層145の外周の位置がすべて一致していることが好ましい。
When viewed from above on one surface 11a of the substrate 11 looking down on the electrode sheet 101, it is preferable that the planar shapes of the first axial conductive layer 135 and the first axial insulating layer 145 are both rectangular (rod-shaped).
When viewed in a plane as described above, the sizes of the first axial conductive layer 135 and the first axial insulating layer 145 may be the same or different, but it is preferable that they are the same in terms of making it easier to manufacture the electrode sheet 101.
When viewed in a plane as described above, the positions of the outer peripheries of the first axial conductive layer 135 and the first axial insulating layer 145 may all be coincident, may only be partially coincident, or may not all be coincident; however, it is preferable that they all be coincident, as this makes it easier to manufacture the electrode sheet 101.
In the first axial portion 81, it is preferable that the first axial conductive layer 135 and the first axial insulating layer 145 are the same size and that the outer periphery positions of the first axial conductive layer 135 and the first axial insulating layer 145 all coincide.

第2軸状導電層136及び第2軸状絶縁層146の配置形態も、上述の第1軸状導電層135及び第1軸状絶縁層145の配置形態と同様である。
すなわち、基板11の一方の面11a側の上方から、電極シート101を見下ろして平面視したときの、第2軸状導電層136及び第2軸状絶縁層146の平面形状は、いずれも長方形(棒状)であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第2軸状導電層136及び第2軸状絶縁層146の大きさは、同一であってもよいし、異なっていてもよいが、電極シート101の製造がより容易である点では、同一であることが好ましい。
上記のように平面視したときの、第2軸状導電層136及び第2軸状絶縁層146の外周の位置は、すべて一致していてもよいし、一部のみ一致していてもよいし、すべて一致していなくてもよいが、電極シート101の製造がより容易である点では、すべて一致していることが好ましい。
第2軸部82においては、第2軸状導電層136及び第2軸状絶縁層146の大きさが同一であり、第2軸状導電層136及び第2軸状絶縁層146の外周の位置がすべて一致していることが好ましい。
The arrangement of the second axial conductive layer 136 and the second axial insulating layer 146 is similar to the arrangement of the first axial conductive layer 135 and the first axial insulating layer 145 described above.
In other words, when viewed in a plan view looking down on the electrode sheet 101 from above one surface 11a of the substrate 11, it is preferable that the planar shapes of the second axial conductive layer 136 and the second axial insulating layer 146 are both rectangular (rod-shaped).
When viewed in a plane as described above, the sizes of the second axial conductive layer 136 and the second axial insulating layer 146 may be the same or different, but it is preferable that they are the same in terms of making it easier to manufacture the electrode sheet 101.
When viewed in a plane as described above, the positions of the outer peripheries of the second axial conductive layer 136 and the second axial insulating layer 146 may all be coincident, may only be partially coincident, or may not all be coincident; however, it is preferable that they all be coincident, as this makes it easier to manufacture the electrode sheet 101.
In the second axial portion 82, it is preferable that the second axial conductive layer 136 and the second axial insulating layer 146 are the same size and that the outer circumferential positions of the second axial conductive layer 136 and the second axial insulating layer 146 all coincide.

基板11の前記一方の面11a上において、第3導電層133、第1コンタクトパッド151及び第3絶縁層143の積層物は、第1軸部81によって、第1薄膜91と接続されている。第4導電層134、第2コンタクトパッド152及び第4絶縁層144の積層物は、第2軸部82によって、第2薄膜92と接続されている。 On the one surface 11a of the substrate 11, the stack of the third conductive layer 133, the first contact pad 151, and the third insulating layer 143 is connected to the first thin film 91 by the first shaft portion 81. The stack of the fourth conductive layer 134, the second contact pad 152, and the fourth insulating layer 144 is connected to the second thin film 92 by the second shaft portion 82.

図2は、図1に示す電極シート101において、最表層となっている絶縁層、すなわち、第1絶縁層141、第2絶縁層142、第3絶縁層143、第4絶縁層144、第1軸状絶縁層145及び第2軸状絶縁層146と、後述する第1支持体と、後述する第2支持体と、を取り除いた状態の一例を模式的に示す平面図である。図2を参照して、電極シート101中の各導電層の配置形態について、より詳細に説明する。
なお、図2以降の図において、既に説明済みの図に示すものと同じ構成要素には、その説明済みの図の場合と同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
Fig. 2 is a plan view showing an example of the electrode sheet 101 shown in Fig. 1 in a state in which the outermost insulating layers, i.e., the first insulating layer 141, the second insulating layer 142, the third insulating layer 143, the fourth insulating layer 144, the first axial insulating layer 145 and the second axial insulating layer 146, the first support body described later and the second support body described later are removed. The arrangement of each conductive layer in the electrode sheet 101 will be described in more detail with reference to Fig. 2.
In FIG. 2 and subsequent figures, the same components as those shown in the figures already described are given the same reference numerals as in the figures already described, and detailed description thereof will be omitted.

図2に示すように、第1電極131及び第2電極132は、互いに離間して配置されており、互いに絶縁されている。そして、第1電極131の第2電極132に対向している外周と、第2電極132の第1電極131に対向している外周とは、互いに平行である。
第1電極131は、その一の外周(ここでは、換言すると、第1電極131の長手方向)に対して平行な方向に延ばして設けられている第1軸状導電層135と接続されている。第1軸状導電層135の第1電極131側の一部は、ここに示すように、第1電極131の第2電極132に対向している周縁部に接触しており、この部位では、第1電極131と第1軸状導電層135は一体化している。ただし、基板11と第1軸状導電層135との間には、第1犠牲層121又は第2犠牲層122のような犠牲層が設けられていない。
第3導電層133は、その一の外周(ここでは、換言すると、第3導電層133の短手方向)に対して平行な方向に延ばして設けられている第1軸状導電層135と接続されている。
2, the first electrode 131 and the second electrode 132 are disposed apart from each other and are insulated from each other. The outer periphery of the first electrode 131 facing the second electrode 132 and the outer periphery of the second electrode 132 facing the first electrode 131 are parallel to each other.
The first electrode 131 is connected to a first axial conductive layer 135 extending in a direction parallel to one outer periphery of the first electrode 131 (in other words, the longitudinal direction of the first electrode 131). As shown here, a part of the first axial conductive layer 135 on the first electrode 131 side is in contact with the peripheral portion of the first electrode 131 facing the second electrode 132, and at this portion, the first electrode 131 and the first axial conductive layer 135 are integrated. However, no sacrificial layer such as the first sacrificial layer 121 or the second sacrificial layer 122 is provided between the substrate 11 and the first axial conductive layer 135.
The third conductive layer 133 is connected to a first axial conductive layer 135 that is provided extending in a direction parallel to one outer periphery thereof (in other words, the short side direction of the third conductive layer 133).

一方、第2電極132は、その一の外周(ここでは、換言すると、第2電極132の長手方向)に対して平行な方向に延ばして設けられている第2軸状導電層136と接続されている。第2軸状導電層136の第2電極132側の一部は、ここに示すように、第2電極132の第1電極131に対向している周縁部に接触しており、この部位では、第2電極132と第2軸状導電層136は一体化している。ただし、基板11と第2軸状導電層136との間には、第1犠牲層121又は第2犠牲層122のような犠牲層が設けられていない。
第4導電層134は、その一の外周(ここでは、換言すると、第4導電層134の短手方向)に対して平行な方向に延ばして設けられている第2軸状導電層136と接続されている。
第1軸状導電層135と第2軸状導電層136は、互いに離間して配置されており、平行に配置されていることが好ましい。
On the other hand, the second electrode 132 is connected to a second axial conductive layer 136 extending in a direction parallel to one outer periphery of the second electrode 132 (in other words, the longitudinal direction of the second electrode 132). As shown here, a part of the second axial conductive layer 136 on the second electrode 132 side is in contact with the peripheral portion of the second electrode 132 facing the first electrode 131, and at this portion, the second electrode 132 and the second axial conductive layer 136 are integrated. However, no sacrificial layer such as the first sacrificial layer 121 or the second sacrificial layer 122 is provided between the substrate 11 and the second axial conductive layer 136.
The fourth conductive layer 134 is connected to a second axially-shaped conductive layer 136 that is provided extending in a direction parallel to one outer periphery thereof (in other words, the short side direction of the fourth conductive layer 134).
The first axial conductive layer 135 and the second axial conductive layer 136 are preferably disposed apart from each other and parallel to each other.

図1に示すように、電極シート101において、第1軸部81の基板11側とは反対側の面上には、第1軸部81の長手方向に沿って、さらに第1支持体161及び第2支持体162が、互いに非接触に設けられている。第1支持体161及び第2支持体162は、いずれも、後述する電極構造体の製造時に、第1薄膜91を自己組織的に筒状に巻くときの、巻き付きの足場となる。 As shown in FIG. 1, in the electrode sheet 101, a first support 161 and a second support 162 are further provided in a non-contact manner along the longitudinal direction of the first shaft portion 81 on the surface opposite the substrate 11 side of the first shaft portion 81. Both the first support 161 and the second support 162 serve as a base for winding when the first thin film 91 is self-organized and rolled into a cylindrical shape during the manufacture of the electrode structure described below.

第1支持体161は円柱状であるが、柱状又筒状であれば、その他の形状であってもよく、例えば、角柱状、円筒状又は角筒状であってもよい。 The first support 161 is cylindrical, but may be any other shape as long as it is columnar or tubular, for example, prismatic, cylindrical, or rectangular tubular.

第1支持体161及び第2支持体162の長手方向(換言すると中心軸方向)は、第1軸部81の長手方向と同じであることが好ましい。そして、第1支持体161及び第2支持体162は、基板11上において、直線上に配置されていることが好ましい。 It is preferable that the longitudinal direction (in other words, the central axis direction) of the first support 161 and the second support 162 is the same as the longitudinal direction of the first shaft portion 81. It is also preferable that the first support 161 and the second support 162 are arranged in a straight line on the substrate 11.

第1支持体161の、その長手方向における両端部のうち、第2支持体162側の端部は、第1薄膜91の基板11側とは反対側の面のうち、第2薄膜92側の領域上に配置されている。すなわち、第1支持体161の前記端部は、第1薄膜91上に差し掛かって配置されている。一方、第1支持体161の前記端部は、第2薄膜92上には差し掛かって配置されていない。
第2支持体162の、その長手方向における両端部のうち、第1支持体161側の端部は、第1薄膜91の基板11側とは反対側の面のうち、第2薄膜92側の領域上に配置されている。すなわち、第2支持体162の前記端部も、第1薄膜91上に差し掛かって配置されている。一方、第2支持体162の前記端部は、第2薄膜92上には差し掛かって配置されていない。
このような配置形態によって、第1支持体161の前記端部と、第2支持体162の前記端部と、の間は、空隙部となっている。したがって、第1支持体161の前記端部と、第2支持体162の前記端部と、を結ぶ方向においては、第2薄膜92全体が前記空隙部中に納まって配置されている。
Of both ends of the first support 161 in the longitudinal direction, the end on the second support 162 side is disposed on a region on the second thin film 92 side of the surface of the first thin film 91 opposite the substrate 11 side. That is, the end of the first support 161 is disposed so as to abut on the first thin film 91. On the other hand, the end of the first support 161 is disposed so as to abut on the second thin film 92.
Of both ends of the second support 162 in the longitudinal direction, the end on the first support 161 side is disposed on a region on the second thin film 92 side of the surface of the first thin film 91 opposite the substrate 11 side. That is, the end of the second support 162 is also disposed so as to abut on the first thin film 91. On the other hand, the end of the second support 162 is not disposed so as to abut on the second thin film 92.
With this arrangement, a gap is formed between the end of the first support 161 and the end of the second support 162. Therefore, in the direction connecting the end of the first support 161 and the end of the second support 162, the entire second thin film 92 is disposed within the gap.

第1支持体161及び第2支持体162の、これらの中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値(例えば、第1支持体161及び第2支持体162が円柱状又は円筒状である場合には、円柱又は円筒の外径(直径))は、50~2000μmであることが好ましい。前記幅の最大値がこのような範囲であることで、後述する多層円筒構造中で、目的とする三次元培養組織をより容易に作製できる。 The maximum width of the first support 161 and the second support 162 in a direction perpendicular to their central axis (for example, when the first support 161 and the second support 162 are columnar or cylindrical, the outer diameter (diameter) of the column or cylinder) is preferably 50 to 2000 μm. By having the maximum width in this range, it is possible to more easily create the desired three-dimensional cultured tissue in the multilayer cylindrical structure described below.

図1及び図2に示すように、第1電極131及び第1絶縁層141には、これらの積層方向に一繋がりに貫通して(換言すると、第1薄膜91には、その厚さ方向に貫通して)、複数個の第1細孔919が設けられている。 As shown in Figures 1 and 2, the first electrode 131 and the first insulating layer 141 are provided with a plurality of first pores 919 that penetrate continuously through them in the stacking direction (in other words, the first thin film 91 penetrates through its thickness direction).

第1細孔919の大きさは、培養対象の1個の細胞が第1細孔919を通過できない大きさであれば特に限定されず、細胞の種類に応じて任意に選択できる。本明細書において、「細孔の大きさ」とは、細孔の長さ方向に対して直交する方向に薄膜(例えば、第1細孔919の場合には第1薄膜91)の断面を形成したときの、前記断面における細孔の開口部の大きさ、又は薄膜の表面における細孔の開口部の大きさ、を意味する。第1細孔919の大きさがこのように設定されるのは、後述する電極構造体中の多層円筒構造の外部に、培養対象の細胞が漏出するのを防止するためである。例えば、第1細孔919の前記開口部の形状が、ここに示すように円形である場合には、第1細孔919の前記開口部の直径は6μm以下であることが好ましい。一方、第1細孔919の大きさが過小とならないようにするためには、第1細孔919の前記開口部の直径は1μm以上であることが好ましい。そして、第1細孔919の前記開口部の直径は1~6μmであることがより好ましい。 The size of the first pore 919 is not particularly limited as long as it is a size that does not allow a single cell to be cultured to pass through the first pore 919, and can be arbitrarily selected according to the type of cell. In this specification, the "size of the pore" means the size of the opening of the pore in a cross section when a cross section of a thin film (for example, the first thin film 91 in the case of the first pore 919) is formed in a direction perpendicular to the length direction of the pore, or the size of the opening of the pore on the surface of the thin film. The size of the first pore 919 is set in this way in order to prevent the cells to be cultured from leaking out of the multilayer cylindrical structure in the electrode structure described later. For example, when the shape of the opening of the first pore 919 is circular as shown here, the diameter of the opening of the first pore 919 is preferably 6 μm or less. On the other hand, in order to prevent the size of the first pore 919 from being too small, the diameter of the opening of the first pore 919 is preferably 1 μm or more. And, it is more preferable that the diameter of the opening of the first pore 919 is 1 to 6 μm.

ここでは、第1細孔919の数は28個であるが、第1細孔919の数は、後述する第1薄膜91の筒状への巻きを妨げない範囲で、目的に応じて任意に選択できる。例えば、第1薄膜91の筒状への巻きを妨げない効果がより高くなる点では、第1薄膜91の表面の面積値に対する、第1薄膜91の表面における第1細孔919の開口部の面積の合計値の比率([第1薄膜91の表面における第1細孔919の開口部の面積の合計値]/[第1薄膜91の表面の面積値])は、0超0.5以下であることが好ましい。 Here, the number of first pores 919 is 28, but the number of first pores 919 can be selected arbitrarily according to the purpose, as long as it does not prevent the first thin film 91 from being rolled into a cylindrical shape, as described below. For example, in order to enhance the effect of not preventing the first thin film 91 from being rolled into a cylindrical shape, it is preferable that the ratio of the total area of the openings of the first pores 919 on the surface of the first thin film 91 to the surface area of the first thin film 91 ([total area of the openings of the first pores 919 on the surface of the first thin film 91]/[surface area of the first thin film 91]) is greater than 0 and not greater than 0.5.

図1及び図2に示すように、第2電極132及び第2絶縁層142には、これらの積層方向に一繋がりに貫通して(換言すると、第2薄膜92には、その厚さ方向に貫通して)、複数個の第2細孔929が設けられている。 As shown in Figures 1 and 2, the second electrode 132 and the second insulating layer 142 have a plurality of second pores 929 that penetrate continuously through them in the stacking direction (in other words, the second thin film 92 penetrates through it in its thickness direction).

第2細孔929の大きさは、培養対象の1個の細胞が第2細孔929を通過できる大きさであれば特に限定されず、細胞の種類に応じて任意に選択できる。すなわち、第2細孔929の大きさは、第1細孔919の大きさよりも大きい。第2細孔929の大きさがこのように設定されるのは、後述する電極構造体中の多層円筒構造の内部で、培養対象の細胞が第2薄膜92を介して移動するのを可能とするためである。例えば、第2細孔929の前記開口部の形状が、ここに示すように円形である場合には、第2細孔929の前記開口部の直径は6μm以上であることが好ましい。一方、第2細孔929の大きさが過大とならないようにするためには、第2細孔929の前記開口部の直径は50μm以下であることが好ましい。そして、第2細孔929の前記開口部の直径は6~50μmであることがより好ましい。 The size of the second pore 929 is not particularly limited as long as it is large enough for one cell to be cultured to pass through the second pore 929, and can be selected arbitrarily according to the type of cell. That is, the size of the second pore 929 is larger than the size of the first pore 919. The size of the second pore 929 is set in this way in order to allow the cell to be cultured to move through the second thin film 92 inside the multilayer cylindrical structure in the electrode structure described below. For example, when the shape of the opening of the second pore 929 is circular as shown here, the diameter of the opening of the second pore 929 is preferably 6 μm or more. On the other hand, in order to prevent the size of the second pore 929 from being excessively large, the diameter of the opening of the second pore 929 is preferably 50 μm or less. And, it is more preferable that the diameter of the opening of the second pore 929 is 6 to 50 μm.

ここでは、第2細孔929の数は6個であるが、第2細孔929の数は、後述する第2薄膜92の筒状への巻きを妨げない範囲で、目的に応じて任意に選択できる。例えば、第2薄膜92の筒状への巻きを妨げない効果がより高くなる点では、第2薄膜92の表面の面積値に対する、第2薄膜92の表面における第2細孔929の開口部の面積の合計値の比率([第2薄膜92の表面における第2細孔929の開口部の面積の合計値]/[第2薄膜92の表面の面積値])は、0超0.5以下であることが好ましい。 Here, the number of second pores 929 is six, but the number of second pores 929 can be selected arbitrarily according to the purpose, as long as it does not prevent the second thin film 92 from being rolled into a cylindrical shape, as described below. For example, in order to enhance the effect of not preventing the second thin film 92 from being rolled into a cylindrical shape, it is preferable that the ratio of the total area of the openings of the second pores 929 on the surface of the second thin film 92 to the surface area of the second thin film 92 ([total area of the openings of the second pores 929 on the surface of the second thin film 92]/[surface area of the second thin film 92]) is greater than 0 and not greater than 0.5.

第1薄膜91の第2薄膜92に対向している外周と、第2薄膜92の第1薄膜91に対向している外周と、は互いに平行であることが好ましい。
第1薄膜91及び第2薄膜92が並列に配置されている方向に対して直交する方向(ここでは、平面形状がいずれも長方形である第1薄膜91及び第2薄膜92の長手方向)において、第1薄膜91の両端部(ここでは短辺)は、第2薄膜92の両端部(ここでは短辺)よりも突出していることが好ましい。
第1薄膜91及び第2薄膜92が上記のように配置されている電極シート101を用いることで、後述する電極構造体をより容易に製造できる。
It is preferable that the outer periphery of the first thin film 91 facing the second thin film 92 and the outer periphery of the second thin film 92 facing the first thin film 91 are parallel to each other.
In a direction perpendicular to the direction in which the first thin film 91 and the second thin film 92 are arranged in parallel (here, the longitudinal direction of the first thin film 91 and the second thin film 92, both of which have rectangular planar shapes), it is preferable that both ends (here, the short sides) of the first thin film 91 protrude more than both ends (here, the short sides) of the second thin film 92.
By using the electrode sheet 101 in which the first thin film 91 and the second thin film 92 are arranged as described above, the electrode structure described below can be manufactured more easily.

図1に示すように、第1薄膜91と第2薄膜92の間は、第1絶縁層141等の、ここまでで説明したいずれかの絶縁層と同様の組成の絶縁層14が充填されていることが好ましい。このように絶縁層14が設けられた電極シート101は、より容易に製造できる。 As shown in FIG. 1, it is preferable that an insulating layer 14 having the same composition as any of the insulating layers described so far, such as the first insulating layer 141, is filled between the first thin film 91 and the second thin film 92. The electrode sheet 101 provided with the insulating layer 14 in this manner can be manufactured more easily.

第1電極131、第2電極132、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136の厚さは、それぞれ独立に、0.3~10nmであることが好ましい。そして、第1電極131及び第2電極132の厚さは、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136の厚さに対して、同等以下であることが好ましい。
第1電極131の厚さがこのような範囲である場合、第1絶縁層141の厚さに対する、第1電極131の厚さの比率を調節することで、後述する電極構造体における、第1薄膜91(換言すると、後述する第1電極)の、その筒状に巻かれた状態での曲率を、任意に調節することがより容易となる。第2電極132の場合も同様である。すなわち、第2電極132の厚さがこのような範囲である場合、第2絶縁層142の厚さに対する、第2電極132の厚さの比率を調節することで、後述する電極構造体における、第2薄膜92(換言すると、後述する第2電極)の、その筒状に巻かれた状態での曲率を、任意に調節することがより容易となる。
一方、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136の厚さがこのような範囲である場合、電極シート101をより容易に製造できる。
The thicknesses of the first electrode 131, the second electrode 132, the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the first axial conductive layer 135, and the second axial conductive layer 136 are preferably each independently 0.3 to 10 nm. The thicknesses of the first electrode 131 and the second electrode 132 are preferably equal to or less than the thicknesses of the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the first axial conductive layer 135, and the second axial conductive layer 136.
When the thickness of the first electrode 131 is within such a range, by adjusting the ratio of the thickness of the first electrode 131 to the thickness of the first insulating layer 141, it becomes easier to arbitrarily adjust the curvature of the first thin film 91 (in other words, the first electrode described later) in the electrode structure described later when it is wound into a cylindrical shape. The same is true for the second electrode 132. That is, when the thickness of the second electrode 132 is within such a range, by adjusting the ratio of the thickness of the second electrode 132 to the thickness of the second insulating layer 142, it becomes easier to arbitrarily adjust the curvature of the second thin film 92 (in other words, the second electrode described later) in the electrode structure described later when it is wound into a cylindrical shape.
On the other hand, when the thicknesses of the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the first axial conductive layer 135 and the second axial conductive layer 136 are within such ranges, the electrode sheet 101 can be manufactured more easily.

第1絶縁層141、第2絶縁層142、第3絶縁層143、第4絶縁層144、第1軸状絶縁層145及び第2軸状絶縁層146の厚さは、それぞれ独立に、10~1000nmであることが好ましい。そして、第1絶縁層141の厚さは、第2絶縁層142の厚さよりも厚いことが好ましく、第2絶縁層142、第3絶縁層143、第4絶縁層144、第1軸状絶縁層145及び第2軸状絶縁層146の厚さよりも厚くてもよい。
第1絶縁層141の厚さがこのような範囲である場合、第1電極131の厚さが上記数値範囲内であることにより、後述する電極構造体の製造時に、第1薄膜91(第1電極131)を自己組織的に、筒状に巻くことがより容易となる。第2絶縁層142の場合も同様である。すなわち、第2絶縁層142の厚さがこのような範囲である場合、第2電極132の厚さが上記数値範囲内であることにより、後述する電極構造体の製造時に、第2薄膜92(第2電極132)を自己組織的に、筒状に巻くことがより容易となる。
一方、第3絶縁層143、第4絶縁層144、第1軸状絶縁層145及び第2軸状絶縁層146の厚さがこのような範囲である場合、電極シート101をより容易に製造できる。
The thicknesses of the first insulating layer 141, the second insulating layer 142, the third insulating layer 143, the fourth insulating layer 144, the first axial insulating layer 145, and the second axial insulating layer 146 are preferably each independently 10 to 1000 nm. The thickness of the first insulating layer 141 is preferably thicker than the thickness of the second insulating layer 142, and may be thicker than the thicknesses of the second insulating layer 142, the third insulating layer 143, the fourth insulating layer 144, the first axial insulating layer 145, and the second axial insulating layer 146.
When the thickness of the first insulating layer 141 is within such a range, since the thickness of the first electrode 131 is within the above numerical range, it becomes easier to roll the first thin film 91 (first electrode 131) into a cylindrical shape in a self-organizing manner when manufacturing the electrode structure described later. The same is true for the second insulating layer 142. That is, when the thickness of the second insulating layer 142 is within such a range, since the thickness of the second electrode 132 is within the above numerical range, it becomes easier to roll the second thin film 92 (second electrode 132) into a cylindrical shape in a self-organizing manner when manufacturing the electrode structure described later.
Meanwhile, when the thicknesses of the third insulating layer 143, the fourth insulating layer 144, the first axial insulating layer 145 and the second axial insulating layer 146 are within such ranges, the electrode sheet 101 can be manufactured more easily.

第1絶縁層141の厚さは、50~250nmであることがより好ましい。第1絶縁層141の厚さがこのような範囲ある場合、第1絶縁層141の厚さに対する、第1電極131の厚さの比率を調節することで、後述する電極構造体における、第1薄膜91(換言すると、後述する第1電極)の、その筒状に巻かれた状態での曲率を、任意に調節することがより容易となる。第2絶縁層142の場合も同様である。すなわち、第2絶縁層142の厚さは、50~250nmであることがより好ましい。第2絶縁層142の厚さがこのような範囲ある場合、第2絶縁層142の厚さに対する、第2電極132の厚さの比率を調節することで、後述する電極構造体における、第2薄膜92(換言すると、後述する第2電極)の、その筒状に巻かれた状態での曲率を、任意に調節することがより容易となる。 The thickness of the first insulating layer 141 is more preferably 50 to 250 nm. When the thickness of the first insulating layer 141 is in this range, it becomes easier to adjust the curvature of the first thin film 91 (in other words, the first electrode described later) in the electrode structure described later when it is rolled into a cylindrical shape by adjusting the ratio of the thickness of the first electrode 131 to the thickness of the first insulating layer 141. The same applies to the second insulating layer 142. That is, it is more preferably 50 to 250 nm. When the thickness of the second insulating layer 142 is in this range, it becomes easier to adjust the curvature of the second thin film 92 (in other words, the second electrode described later) in the electrode structure described later when it is rolled into a cylindrical shape by adjusting the ratio of the thickness of the second electrode 132 to the thickness of the second insulating layer 142.

第1絶縁層141の厚さに対する、第1電極131の厚さの比率([第1電極131の厚さ]/[第1絶縁層141の厚さ])は、1/3000~1/1であることが好ましく、1/1200~1/4であることがより好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、後述する電極構造体における、第1薄膜91(後述する第1電極)の筒状に巻かれた状態を、より安定して維持できる。
第2絶縁層142の厚さに対する、第2電極132の厚さの比率([第2電極132の厚さ]/[第2絶縁層142の厚さ])も、1/3000~1/1であることが好ましく、1/1200~1/4であることがより好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、後述する電極構造体における、第2薄膜92(後述する第2電極)の筒状に巻かれた状態を、より安定して維持できる。
The ratio of the thickness of the first electrode 131 to the thickness of the first insulating layer 141 ([thickness of the first electrode 131]/[thickness of the first insulating layer 141]) is preferably 1/3000 to 1/1, and more preferably 1/1200 to 1/4. When the ratio is in such a range, the cylindrically wound state of the first thin film 91 (the first electrode described later) in the electrode structure described later can be more stably maintained.
The ratio of the thickness of the second electrode 132 to the thickness of the second insulating layer 142 ([thickness of the second electrode 132]/[thickness of the second insulating layer 142]) is also preferably 1/3000 to 1/1, and more preferably 1/1200 to 1/4. When the ratio is in such a range, the cylindrically wound state of the second thin film 92 (the second electrode described later) in the electrode structure described later can be more stably maintained.

第1電極131、第2電極132、第1絶縁層141及び第2絶縁層142は、光透過性を有することが好ましい。このような場合、後述する電極構造体において、多層円筒構造中の細胞又は三次元培養組織を、より容易に観察できる。 The first electrode 131, the second electrode 132, the first insulating layer 141, and the second insulating layer 142 are preferably optically transparent. In such a case, cells or three-dimensional cultured tissue in the multilayer cylindrical structure can be more easily observed in the electrode structure described below.

基板11の一方の面11a側の上方から、電極シート101を見下ろして平面視したときの、第1薄膜91の大きさは、第2薄膜92の大きさよりも大きい。その理由は、後述する電極構造体において、筒状に巻かれた第1電極が、筒状又は半筒状に巻かれた第2電極を囲んで、第1電極及び第2電極が多層円筒構造を構成可能とするためである。 When viewed from above one surface 11a of the substrate 11 looking down on the electrode sheet 101 in a plan view, the size of the first thin film 91 is larger than the size of the second thin film 92. This is because, in the electrode structure described below, the first electrode wound in a cylindrical shape surrounds the second electrode wound in a cylindrical or semi-cylindrical shape, allowing the first electrode and the second electrode to form a multilayer cylindrical structure.

第1薄膜91及び第2薄膜92の大きさは、後述する電極構造体において内包する細胞の種類、細胞培養によって作製する、目的とする培養組織の形状等に応じて、適宜選択できる。 The size of the first thin film 91 and the second thin film 92 can be appropriately selected depending on the type of cells contained in the electrode structure described below, the shape of the desired cultured tissue to be produced by cell culture, etc.

第1薄膜91の長手方向の長さ(換言すると、第1薄膜91の第2薄膜92に対向している外周の長さ)は、200~10000μmであることが好ましい。
第1薄膜91の短手方向の長さ(換言すると、前記第1薄膜91の長手方向に直交する方向の長さ、例えば、第1薄膜91の第3導電層133に対向している外周の長さ、又は第1薄膜91の第4導電層134に対向している外周の長さ)は、20~5000μmであることが好ましい。そして、第1薄膜91の厚さによって決定される、第1薄膜91の、その筒状に巻かれた状態での曲率が、目的とする値となるように、第1薄膜91の短手方向の長さを設定することが好ましい。
ここで、長手方向及び短手方向のいずれであるかによらず、第1薄膜91の長さとは、基板11の一方の面11a側の上方から、第1薄膜91を見下ろして平面視したときの第1薄膜91の長さであり、第1薄膜91において、第1電極131及び第1絶縁層141の外周の位置が一致していない場合には、長さの一方の起点と、他方の起点は、同一の層に存在しないこともある。
The length of the first thin film 91 in the longitudinal direction (in other words, the length of the outer periphery of the first thin film 91 facing the second thin film 92) is preferably 200 to 10,000 μm.
The length of the first thin film 91 in the short side direction (in other words, the length in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the first thin film 91, for example, the length of the periphery of the first thin film 91 facing the third conductive layer 133, or the length of the periphery of the first thin film 91 facing the fourth conductive layer 134) is preferably 20 to 5000 μm. The length of the first thin film 91 in the short side direction is preferably set so that the curvature of the first thin film 91 in its cylindrically wound state, which is determined by the thickness of the first thin film 91, is a desired value.
Here, regardless of whether it is the longitudinal direction or the lateral direction, the length of the first thin film 91 refers to the length of the first thin film 91 when viewed in a planar view looking down on the first thin film 91 from above one surface 11a side of the substrate 11, and if the positions of the outer peripheries of the first electrode 131 and the first insulating layer 141 in the first thin film 91 do not coincide, then one starting point of the length and the other starting point of the length may not be in the same layer.

第2薄膜92の長手方向の長さ(換言すると、第2薄膜92の第1薄膜91に対向している外周の長さ)は、200~10000μmであることが好ましく、前記第1薄膜91の長手方向の長さよりも短いことが好ましい。
第2薄膜92の短手方向の長さ(換言すると、前記第2薄膜92の長手方向に直交する方向の長さ、例えば、4つの外周のうち、第2薄膜92の第3導電層133側の外周の長さ、又は第2薄膜92の第4導電層134側の外周の長さ)は、20~5000μmであることが好ましく、前記第1薄膜91の短手方向の長さよりも短いことが好ましい。そして、第2薄膜92の厚さによって決定される、第2薄膜92の、その筒状に巻かれた状態での曲率が、目的とする値となるように、第2薄膜92の短手方向の長さを設定することが好ましい。
ここで、長手方向及び短手方向のいずれであるかによらず、第2薄膜92の長さは、上記の第1薄膜91の場合と同様に定義される。
The longitudinal length of the second thin film 92 (in other words, the length of the outer periphery of the second thin film 92 facing the first thin film 91) is preferably 200 to 10,000 μm, and is preferably shorter than the longitudinal length of the first thin film 91.
The length of the second thin film 92 in the short side direction (in other words, the length in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the second thin film 92, for example, the length of the outer periphery of the second thin film 92 on the third conductive layer 133 side or the length of the outer periphery of the second thin film 92 on the fourth conductive layer 134 side among the four outer peripheries) is preferably 20 to 5000 μm, and is preferably shorter than the length of the first thin film 91 in the short side direction. Moreover, it is preferable to set the length of the second thin film 92 in the short side direction so that the curvature of the second thin film 92 in its cylindrically wound state, which is determined by the thickness of the second thin film 92, is a desired value.
Here, the length of the second thin film 92, whether in the longitudinal direction or the transverse direction, is defined in the same manner as for the first thin film 91 described above.

第1薄膜91において、短手方向の長さに対する、長手方向の長さの比率([第1薄膜91の長手方向の長さ]/[第1薄膜91の短手方向の長さ])は、1~10であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、後述する電極構造体における、第1薄膜91(後述する第1電極)の筒状に巻かれた状態を、より安定して維持できる。
第2薄膜92において、短手方向の長さに対する、長手方向の長さの比率([第2薄膜92の長手方向の長さ]/[第2薄膜92の短手方向の長さ])は、1~10であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、後述する電極構造体における、第2薄膜92(後述する第2電極)の筒状に巻かれた状態を、より安定して維持できる。
In the first thin film 91, the ratio of the length in the longitudinal direction to the length in the lateral direction ([length in the longitudinal direction of the first thin film 91]/[length in the lateral direction of the first thin film 91]) is preferably 1 to 10. When the ratio is in such a range, the cylindrically wound state of the first thin film 91 (first electrode described later) in the electrode structure described later can be more stably maintained.
In the second thin film 92, the ratio of the length in the longitudinal direction to the length in the lateral direction ([longitudinal length of the second thin film 92]/[length in the lateral direction of the second thin film 92]) is preferably 1 to 10. When the ratio is in such a range, the cylindrically wound state of the second thin film 92 (second electrode described later) in the electrode structure described later can be more stably maintained.

第1犠牲層121、第1電極131及び第1絶縁層141の、それぞれ長手方向及び短手方向の長さは、例えば、上述の第1薄膜91の長手方向及び短手方向の長さと同じであってよい。
第2犠牲層122、第2電極132及び第2絶縁層142の、それぞれ長手方向及び短手方向の長さは、例えば、上述の第2薄膜92の長手方向及び短手方向の長さと同じであってよい。
The lengths in the longitudinal and lateral directions of the first sacrificial layer 121, the first electrode 131, and the first insulating layer 141 may be, for example, the same as the lengths in the longitudinal and lateral directions of the above-mentioned first thin film 91.
The lengths in the longitudinal and lateral directions of the second sacrificial layer 122, the second electrode 132, and the second insulating layer 142 may be, for example, the same as the lengths in the longitudinal and lateral directions of the second thin film 92 described above.

第1電極131及び第2電極132間の距離は、第1電極131及び第2電極132間の絶縁を安定して保持する点では、10μm以上であることが好ましい。一方、第1電極131及び第2電極132間の距離は、この距離が過剰となることが避けられる点では、1000μm以下であることが好ましい。そして、第1電極131及び第2電極132間の距離は、10~1000μmであることがより好ましい。
本明細書において、第1電極及び第2電極間の距離とは、第1電極の外周上の1点と、第2電極の外周上の1点と、の間の距離の最小値を意味し、電極シート101においては、第1電極131の第2電極132に対向している外周上の1点と、第2電極132の第1電極131に対向している外周上の1点と、の間の距離の最小値である。
なお、第1電極131及び第2電極132間に、第1軸状導電層135又は第2軸状導電層136が存在する場合には、第1電極131及び第2軸状導電層136間の距離、又は、第2電極132及び第1軸状導電層135間の距離が、上述の第1電極131及び第2電極132間の距離と同様であることが好ましい。第1電極131及び第2軸状導電層136間の距離、及び、第2電極132及び第1軸状導電層135間の距離も、上述の第1電極及び第2電極間の距離と同様に定義される。
The distance between the first electrode 131 and the second electrode 132 is preferably 10 μm or more in terms of stably maintaining insulation between the first electrode 131 and the second electrode 132. On the other hand, the distance between the first electrode 131 and the second electrode 132 is preferably 1000 μm or less in terms of avoiding this distance becoming excessive. And, the distance between the first electrode 131 and the second electrode 132 is more preferably 10 to 1000 μm.
In this specification, the distance between a first electrode and a second electrode means the minimum distance between a point on the outer circumference of the first electrode and a point on the outer circumference of the second electrode, and in the electrode sheet 101, it is the minimum distance between a point on the outer circumference of the first electrode 131 facing the second electrode 132 and a point on the outer circumference of the second electrode 132 facing the first electrode 131.
In addition, when the first axial conductive layer 135 or the second axial conductive layer 136 is present between the first electrode 131 and the second electrode 132, it is preferable that the distance between the first electrode 131 and the second axial conductive layer 136 or the distance between the second electrode 132 and the first axial conductive layer 135 is similar to the above-mentioned distance between the first electrode 131 and the second electrode 132. The distance between the first electrode 131 and the second axial conductive layer 136 and the distance between the second electrode 132 and the first axial conductive layer 135 are also defined in the same manner as the above-mentioned distance between the first electrode and the second electrode.

第1電極131及び第2電極132間に、第2軸状導電層136が存在しない場合にも、第1電極131及び第2軸状導電層136間の距離は、上述の第1電極131及び第2電極132間の距離と同様であることが好ましい。その理由も、上述の第1電極131及び第2電極132間の距離の場合と同じである。 Even when the second axial conductive layer 136 is not present between the first electrode 131 and the second electrode 132, it is preferable that the distance between the first electrode 131 and the second axial conductive layer 136 is the same as the distance between the first electrode 131 and the second electrode 132 described above. The reason for this is the same as in the case of the distance between the first electrode 131 and the second electrode 132 described above.

第1軸部81及び第2軸部82の幅は、いずれも、後述する電極構造体の製造時に、第1薄膜91(第1電極131)及び第2薄膜92(第2電極132)を自己組織的に筒状に巻くことが妨げられない限り、特に限定されない。例えば、第1軸部81及び第2軸部82の幅は、それぞれ独立に、50μm以上であることが好ましい。第1軸部81及び第2軸部82の幅がこのような範囲であることで、第1薄膜91及び第2薄膜92の変形時に生じる応力による、これら軸部の切断が高度に抑制される。一方、第1軸部81及び第2軸部82の幅は、それぞれ独立に、200μm以下であることが好ましい。第1軸部81及び第2軸部82の幅がこのような範囲であることで、電極シート101と後述する電極構造体を、より小型化できる。そして、第1軸部81及び第2軸部82の幅は、それぞれ独立に、50~200μmであることがより好ましい。
ここで、第1軸部81の幅とは、基板11の一方の面11a側の上方から、第1軸部81を見下ろして平面視したときの第1軸部81の幅であり、第1軸部81において、第1軸状導電層135及び第1軸状絶縁層145の外周の位置が一致していない場合には、幅の一方の起点と、他方の起点は、同一の層に存在しないこともある。第2軸部82の幅も、第1薄膜91の場合と同様に定義される。
The widths of the first shaft portion 81 and the second shaft portion 82 are not particularly limited as long as the first thin film 91 (first electrode 131) and the second thin film 92 (second electrode 132) are not prevented from being rolled into a cylindrical shape in a self-organizing manner during the manufacture of the electrode structure described later. For example, the widths of the first shaft portion 81 and the second shaft portion 82 are preferably 50 μm or more, respectively. By having the widths of the first shaft portion 81 and the second shaft portion 82 in such a range, the breakage of these shaft portions due to the stress generated during the deformation of the first thin film 91 and the second thin film 92 is highly suppressed. On the other hand, the widths of the first shaft portion 81 and the second shaft portion 82 are preferably 200 μm or less, respectively. By having the widths of the first shaft portion 81 and the second shaft portion 82 in such a range, the electrode sheet 101 and the electrode structure described later can be made smaller. And, it is more preferable that the widths of the first shaft portion 81 and the second shaft portion 82 are each independently 50 to 200 μm.
Here, the width of the first shaft portion 81 refers to the width of the first shaft portion 81 when viewed in a plan view looking down on the first shaft portion 81 from above one surface 11a of the substrate 11, and if the positions of the outer circumferences of the first axial conductive layer 135 and the first axial insulating layer 145 in the first shaft portion 81 do not coincide, the starting point of one side of the width and the starting point of the other side may not be in the same layer. The width of the second shaft portion 82 is defined in the same way as for the first thin film 91.

第1コンタクトパッド151の長手方向及び短手方向の長さは、それぞれ独立に、1000~5000μmであることが好ましい。前記長手方向及び短手方向の長さがこのような範囲であることで、後述する電極構造体において、第1電極及び第2電極間の電位差を測定するときに、第1コンタクトパッド151にプローブを接触させる操作を、より容易に行うことができる。ただし、第1コンタクトパッド151の前記平面形状が長方形である場合には、前記長手方向の長さは、前記短手方向の長さよりも長い。 The longitudinal and lateral lengths of the first contact pad 151 are preferably each independently 1000 to 5000 μm. With the longitudinal and lateral lengths in such ranges, it is easier to bring a probe into contact with the first contact pad 151 when measuring the potential difference between the first electrode and the second electrode in the electrode structure described below. However, if the planar shape of the first contact pad 151 is rectangular, the longitudinal length is longer than the lateral length.

第1コンタクトパッド151の厚さは、特に限定されないが、100nm以上であることが好ましい。第1コンタクトパッド151の厚さがこのような範囲であることで、後述する電極構造体において、第1電極及び第2電極間の電位差を測定するときに、第1コンタクトパッド151にプローブを接触させる操作を繰り返しても、第1コンタクトパッド151の破損が高度に抑制される。一方、第1コンタクトパッド151の厚さは、2000μm以下であることが好ましい。第1コンタクトパッド151の厚さがこのような範囲であることで、電極シート101と後述する電極構造体を、より薄層化できる。そして、第1コンタクトパッド151の厚さは、100nm~2000μmであることがより好ましい。 The thickness of the first contact pad 151 is not particularly limited, but is preferably 100 nm or more. With the thickness of the first contact pad 151 in this range, even if the operation of contacting the first contact pad 151 with a probe is repeated when measuring the potential difference between the first electrode and the second electrode in the electrode structure described later, damage to the first contact pad 151 is highly suppressed. On the other hand, the thickness of the first contact pad 151 is preferably 2000 μm or less. With the thickness of the first contact pad 151 in this range, the electrode sheet 101 and the electrode structure described later can be made thinner. And, the thickness of the first contact pad 151 is more preferably 100 nm to 2000 μm.

第2コンタクトパッド152の厚さも、上記の第1コンタクトパッド151の場合と同じ理由で、上記の第1コンタクトパッド151の厚さと同様であることが好ましい。すなわち、第2コンタクトパッド152の厚さは、100nm以上であることが好ましく、2000μm以下であることが好ましく、100nm~2000μmであることがより好ましい。 The thickness of the second contact pad 152 is preferably the same as that of the first contact pad 151 for the same reasons as those for the first contact pad 151. That is, the thickness of the second contact pad 152 is preferably 100 nm or more, preferably 2000 μm or less, and more preferably 100 nm to 2000 μm.

第3導電層133及び第4導電層134の、それぞれ長手方向及び短手方向の長さは、例えば、それぞれ独立に、1000~7000μmであることが好ましい。ただし、第3導電層133又は第4導電層134の前記平面形状が長方形である場合には、前記長手方向の長さは、前記短手方向の長さよりも長い。 The lengths of the third conductive layer 133 and the fourth conductive layer 134 in the longitudinal and lateral directions are preferably, for example, independently 1000 to 7000 μm. However, when the planar shape of the third conductive layer 133 or the fourth conductive layer 134 is rectangular, the length in the longitudinal direction is longer than the length in the lateral direction.

第1犠牲層121及び第2犠牲層122の厚さは、特に限定されない。例えば、第1犠牲層121又は第2犠牲層122に対して刺激が加えられたときに、これら犠牲層がより速やかに溶解する点では、第1犠牲層121及び第2犠牲層122の厚さは、それぞれ独立に、20~1000nmであることが好ましい。 The thickness of the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 is not particularly limited. For example, in order to dissolve the first sacrificial layer 121 or the second sacrificial layer 122 more quickly when a stimulus is applied to the first sacrificial layer 121 or the second sacrificial layer 122, it is preferable that the thickness of the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 is each independently 20 to 1000 nm.

電極シート101において、基板11は、第1薄膜91、第2薄膜92、第1軸部81及び第2軸部82を担持している。
基板11の大きさは、これらを担持可能であれば、特に限定されない。
基板11の厚さも、特に限定されないが、50~200μmであることが好ましい。
In the electrode sheet 101 , the substrate 11 carries a first thin film 91 , a second thin film 92 , a first shaft portion 81 and a second shaft portion 82 .
The size of the substrate 11 is not particularly limited as long as it is capable of supporting these.
The thickness of the substrate 11 is not particularly limited, but is preferably 50 to 200 μm.

次に、電極シート中の各部の構成材料について、以下、説明する。
第1電極131、第2電極132、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136は、十分な導電性を有する。このような条件を満たせば、これら導電層の構成材料(換言すると導電性材料)は、特に限定されない。
これら導電層の構成材料、特に第1電極131及び第2電極132の構成材料は、薄膜を形成可能なものが好ましく、溶液中に浸漬されたときに体積変化しないか、又は体積変化が小さいものが好ましく、光透過性が高いものが好ましく、細胞活性を有しないか、又は細胞活性が低いものが好ましい。
Next, the constituent materials of each part of the electrode sheet will be described below.
The first electrode 131, the second electrode 132, the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the first axial conductive layer 135, and the second axial conductive layer 136 have sufficient conductivity. As long as these conditions are met, the constituent materials of these conductive layers (in other words, conductive materials) are not particularly limited.
The constituent materials of these conductive layers, particularly the constituent materials of the first electrode 131 and the second electrode 132, are preferably capable of forming a thin film, preferably have no or only a small change in volume when immersed in a solution, preferably have high optical transparency, and preferably have no or low cellular activity.

第1電極131、第2電極132、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136の構成材料(導電性材料)として、より具体的には、例えば、グラフェン、カーボンナノチューブ等の導電性炭素材料;二硫化モリブデン等の平面状物質等が挙げられる。 Specific examples of the constituent materials (conductive materials) of the first electrode 131, the second electrode 132, the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the first axial conductive layer 135, and the second axial conductive layer 136 include conductive carbon materials such as graphene and carbon nanotubes; planar materials such as molybdenum disulfide, etc.

第1電極131、第2電極132、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136の構成材料(導電性材料)は、それぞれ1種のみであってもよいし、2種以上であってもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は、目的に応じて任意に選択できる。ただし、本実施形態においては、これら導電層の構成材料は、1種のみであることが好ましい。 The constituent materials (conductive materials) of the first electrode 131, the second electrode 132, the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the first axial conductive layer 135, and the second axial conductive layer 136 may each be only one type, or may be two or more types. If there are two or more types, the combination and ratio of the materials can be selected arbitrarily according to the purpose. However, in this embodiment, it is preferable that the constituent materials of these conductive layers are only one type.

第1電極131、第2電極132、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136の構成材料(導電性材料)、特に第1電極131及び第2電極132の構成材料は、導電性炭素材料であることが好ましく、グラフェンであることがより好ましい。グラフェンは、生体適合性が高く、しかも透明性が高いため、後述する電極構造体において、多層円筒構造中の細胞又は三次元培養組織を、蛍光顕微鏡によってより容易に観察できる。グラフェンの光透過率は97.7%であり、グラフェンは、金、銀、銅等の導電性金属材料よりも、光透過性が高い。 The constituent materials (conductive materials) of the first electrode 131, the second electrode 132, the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the first axial conductive layer 135, and the second axial conductive layer 136, particularly the constituent materials of the first electrode 131 and the second electrode 132, are preferably conductive carbon materials, and more preferably graphene. Graphene is highly biocompatible and highly transparent, so that in the electrode structure described below, cells or three-dimensional cultured tissues in the multilayer cylindrical structure can be more easily observed by a fluorescent microscope. The light transmittance of graphene is 97.7%, and graphene has a higher light transmittance than conductive metal materials such as gold, silver, and copper.

第1絶縁層141、第2絶縁層142、第3絶縁層143、第4絶縁層144、第1軸状絶縁層145及び第2軸状絶縁層146は、導電性を有しないか、又は導電性を有していないと見做せる程度に、導電性が極めて低い。このような条件を満たせば、これら絶縁層の構成材料(換言すると絶縁性材料)は、特に限定されない。
これら絶縁層の構成材料、特に第1絶縁層141及び第2絶縁層142の構成材料は、薄膜を形成可能なものが好ましく、溶液中に浸漬されたときに体積変化しないか、又は体積変化が小さいものが好ましく、光透過性が高いものが好ましく、細胞活性を有しないか、又は細胞活性が低いものが好ましい。
The first insulating layer 141, the second insulating layer 142, the third insulating layer 143, the fourth insulating layer 144, the first axial insulating layer 145, and the second axial insulating layer 146 are either non-conductive or have extremely low conductivity to the extent that they can be regarded as non-conductive. As long as these conditions are met, the constituent materials of these insulating layers (in other words, insulating materials) are not particularly limited.
The constituent materials of these insulating layers, particularly the first insulating layer 141 and the second insulating layer 142, are preferably capable of forming a thin film, preferably have no or only a small change in volume when immersed in a solution, preferably have high optical transparency, and preferably have no or low cellular activity.

第1絶縁層141、第2絶縁層142、第3絶縁層143、第4絶縁層144、第1軸状絶縁層145及び第2軸状絶縁層146の構成材料(絶縁性材料)として、より具体的には、例えば、ポリパラキシレン、ポリパラキシレン誘導体、ポリイミド、各種フォトレジスト等の高分子化合物;二酸化ケイ素(SiO)、酸化アルミニウム(別名:アルミナ、Al)等の無機酸化物等が挙げられる。
前記ポリパラキシレン誘導体としては、例えば、ポリクロロパラキシレン,ポリフルオロパラキシレン等のポリハロゲン化パラキシレン等が挙げられる。
More specifically, examples of the constituent materials (insulating materials) of the first insulating layer 141, the second insulating layer 142, the third insulating layer 143, the fourth insulating layer 144, the first axial insulating layer 145 and the second axial insulating layer 146 include polymeric compounds such as polyparaxylylene, polyparaxylylene derivatives, polyimide, and various photoresists; inorganic oxides such as silicon dioxide (SiO 2 ) and aluminum oxide (also known as alumina, Al 2 O 3 ); and the like.
Examples of the polyparaxylene derivative include polyhalogenated paraxylenes such as polychloroparaxylene and polyfluoroparaxylene.

第1絶縁層141、第2絶縁層142、第3絶縁層143、第4絶縁層144、第1軸状絶縁層145及び第2軸状絶縁層146の構成材料(絶縁性材料)は、それぞれ1種のみであってもよいし、2種以上であってもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は、目的に応じて任意に選択できる。ただし、本実施形態においては、これら導電層の構成材料は、1種のみであることが好ましい。 The constituent materials (insulating materials) of the first insulating layer 141, the second insulating layer 142, the third insulating layer 143, the fourth insulating layer 144, the first axial insulating layer 145, and the second axial insulating layer 146 may each be only one type, or may be two or more types. If there are two or more types, the combination and ratio of the materials can be selected arbitrarily according to the purpose. However, in this embodiment, it is preferable that the constituent materials of these conductive layers are only one type.

例えば、導電層の構成材料(導電性材料)がグラフェンであり、絶縁層の構成材料(絶縁性材料)がポリパラキシレン又はポリパラキシレン誘導体である場合には、ポリパラキシレン又はポリパラキシレン誘導体の分子中には多くの芳香環が存在するため、これら芳香環とグラフェンとの間で、π電子同士の相互作用が発現し、その結果、導電層と絶縁層の密着性が高くなる。そのため、例えば、後述するように第1薄膜91又は第2薄膜92を自己組織的に筒状に巻くときに、第1電極131及び第1絶縁層141間の剥離、及び、第2電極132及び第2絶縁層142間の剥離、を高度に抑制できる。 For example, when the conductive layer is made of graphene (conductive material) and the insulating layer is made of polyparaxylylene or a polyparaxylylene derivative, many aromatic rings are present in the molecules of polyparaxylylene or a polyparaxylylene derivative, and an interaction between π electrons occurs between these aromatic rings and graphene, resulting in high adhesion between the conductive layer and the insulating layer. Therefore, for example, when the first thin film 91 or the second thin film 92 is rolled into a cylindrical shape in a self-organizing manner as described below, peeling between the first electrode 131 and the first insulating layer 141, and peeling between the second electrode 132 and the second insulating layer 142 can be highly suppressed.

本明細書においては、ある特定の化合物において、1個以上の水素原子が水素原子以外の基で置換された構造が想定される場合、このような置換された構造を有する化合物を、上述の特定の化合物の「誘導体」と称する。
本明細書において、「基」とは、特に断りのない限り、複数個の原子が結合した構造を有する原子団だけでなく、1個の原子も包含するものとする。
In this specification, when a structure in which one or more hydrogen atoms in a certain specific compound are replaced with a group other than a hydrogen atom is assumed, the compound having such a replaced structure is referred to as a "derivative" of the above-mentioned specific compound.
In this specification, unless otherwise specified, the term "group" includes not only an atomic group having a structure in which a plurality of atoms are bonded, but also a single atom.

第1薄膜91中の第1絶縁層141の表面(第1電極131側とは反対側の面)には、タンパク質層が設けられていてもよい。第1絶縁層141の表面では、細胞を生着させるため、前記タンパク質層が設けられていることにより、細胞の生着性が向上する。
前記タンパク質層は、タンパク質を主成分として含有する層であり、例えば、タンパク質層において、タンパク質層の総質量に対する、タンパク質の含有量の割合は、50質量%以上であることが好ましい。一方、前記割合は100質量%以下である。
前記タンパク質としては、例えば、フィブロネクチン、コラーゲン、ラミニン等の、細胞外マトリクスとして機能するタンパク質が挙げられる。
前記タンパク質層が含有する前記タンパク質は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよく、2種以上である場合、それらの組み合わせ及び比率は、目的に応じて任意に選択できる。
A protein layer may be provided on the surface (the surface opposite to the first electrode 131) of the first insulating layer 141 in the first thin film 91. The provision of the protein layer on the surface of the first insulating layer 141 allows cells to adhere thereto, thereby improving the adhesion of cells.
The protein layer is a layer containing a protein as a main component, and for example, in the protein layer, the ratio of the protein content to the total mass of the protein layer is preferably 50% by mass or more, while the ratio is 100% by mass or less.
Examples of the protein include proteins that function as extracellular matrices, such as fibronectin, collagen, and laminin.
The protein layer may contain only one type of protein, or two or more types of proteins. When the protein layer contains two or more types of proteins, the combination and ratio of the proteins can be arbitrarily selected depending on the purpose.

第2薄膜92中の第2絶縁層142の表面(第2電極132側とは反対側の面)にも、第1薄膜91の場合と同様に、タンパク質層が設けられていてもよいし、設けられていなくてもよいが、通常は、第1薄膜91のみにタンパク質層が設けられていれば十分である。 As in the case of the first thin film 91, a protein layer may or may not be provided on the surface of the second insulating layer 142 in the second thin film 92 (the surface opposite the second electrode 132 side), but it is usually sufficient that a protein layer is provided only on the first thin film 91.

第1犠牲層121及び第2犠牲層122の構成材料は、その外部から刺激が加えられることにより、溶解する性質を有していれば、特に限定されない。前記刺激としては、例えば、化学物質の作用、温度変化、光照射等が挙げられる。
第1犠牲層121及び第2犠牲層122として、より具体的には、例えば、物理ゲルの1種であるアルギン酸カルシウムゲルで構成されたものが挙げられる。アルギン酸カルシウムゲルは、クエン酸ナトリウム、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)等のキレート剤の添加、又はアルギン酸リアーゼ等の酵素の添加によって、ゾルへ転移して溶解する。アルギン酸リアーゼは、細胞の生着性に与える影響が小さい点で、特に好ましい。
The constituent materials of the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 are not particularly limited as long as they have the property of dissolving when an external stimulus is applied thereto. Examples of the stimulus include the action of a chemical substance, a temperature change, and light irradiation.
More specifically, the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 may be made of, for example, calcium alginate gel, which is a type of physical gel. Calcium alginate gel is transformed into a sol and dissolved by the addition of a chelating agent such as sodium citrate or ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), or an enzyme such as alginate lyase. Alginate lyase is particularly preferred because it has little effect on cell survival.

第1支持体161及び第2支持体162は、絶縁性を有する。このような条件を満たせば、これら支持体の構成材料(換言すると絶縁性材料)は、特に限定されない。
第1支持体161及び第2支持体162の構成材料として、より具体的には、例えば、ホウケイ酸ガラス、シリコーンゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。
第1支持体161は、その外側の面(換言すると、後述する電極構造体において、第1薄膜91と接触する側の面)が、疎水性材料、帯電ポリマー等によってコーティングされていてもよい。例えば、第1薄膜91中の第1絶縁層141の構成材料がポリパラキシレン又はポリパラキシレン誘導体である場合には、第1絶縁層141の表面(第1電極131側とは反対側の面)が負電荷を帯びているため、第1支持体161の外側の面がカチオン性ポリマーによってコーティングされている場合、後述する電極構造体において、第1支持体161と第1絶縁層141との密着性が向上する。前記カチオン性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンイミン、ポリリジン,ポリオルニチン等が挙げられ、これらは細胞活性に影響しない点でも好適である。
The first support 161 and the second support 162 have insulating properties. As long as these conditions are met, the materials constituting these supports (in other words, insulating materials) are not particularly limited.
More specifically, examples of the constituent materials of the first support 161 and the second support 162 include borosilicate glass, silicone rubber, and epoxy resin.
The outer surface of the first support 161 (in other words, the surface in contact with the first thin film 91 in the electrode structure described later) may be coated with a hydrophobic material, a charged polymer, or the like. For example, when the material of the first insulating layer 141 in the first thin film 91 is polyparaxylylene or a polyparaxylylene derivative, the surface of the first insulating layer 141 (the surface opposite to the first electrode 131) is negatively charged, and therefore, when the outer surface of the first support 161 is coated with a cationic polymer, the adhesion between the first support 161 and the first insulating layer 141 is improved in the electrode structure described later. Examples of the cationic polymer include polyethyleneimine, polylysine, polyornithine, and the like, which are also suitable in that they do not affect cell activity.

第1コンタクトパッド151及び第2コンタクトパッド152は、十分な導電性を有する。このような条件を満たせば、これらコンタクトパッドの構成材料(換言すると導電性材料)は、特に限定されない。
第1コンタクトパッド151及び第2コンタクトパッド152の構成材料として、より具体的には、例えば、金、銅、白金、アルミニウム、クロム等が挙げられる。
The first contact pad 151 and the second contact pad 152 have sufficient conductivity. As long as this condition is satisfied, the material (in other words, the conductive material) that constitutes these contact pads is not particularly limited.
More specifically, examples of materials that can be used to form the first contact pad 151 and the second contact pad 152 include gold, copper, platinum, aluminum, and chromium.

基板11の構成材料は、常温で非導電性であれば、特に限定されないが、基板11の平坦性を高くすることが可能なものが好ましく、後述する電極構造体において、多層円筒構造中の細胞又は三次元培養組織の蛍光顕微鏡による観察を妨げないものが好ましい。
基板11の構成材料として、より具体的には、例えば、ホウケイ酸ガラス等のガラス;ポリスチレン等の樹脂;シリコン等が挙げられる。
本明細書において、「常温」とは、特に冷やしたり、熱したりしない温度、すなわち平常の温度を意味し、例えば、15~25℃の温度等が挙げられる。
The material constituting the substrate 11 is not particularly limited as long as it is non-conductive at room temperature, but it is preferable that the material be one that can increase the flatness of the substrate 11, and that in the electrode structure described below, one that does not interfere with the observation of cells or three-dimensional cultured tissue in the multilayer cylindrical structure by a fluorescent microscope.
More specifically, examples of the constituent material of the substrate 11 include glass such as borosilicate glass, resin such as polystyrene, silicon, and the like.
In this specification, "room temperature" means a temperature that is neither particularly cooled nor heated, that is, an ordinary temperature, and examples thereof include temperatures of 15 to 25°C.

<<電極構造体>>
次に、本発明の一実施形態に係る電極構造体について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の電極構造体は、上述の電極シートを用いて得られる。
図3は、本実施形態の電極構造体の一例を模式的に示す斜視図である。ここに示す電極構造体1は、図1に示す電極シート101を用いて製造できる。
<<Electrode structure>>
Next, an electrode structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The electrode structure according to the present embodiment is obtained by using the electrode sheet described above.
3 is a perspective view showing an example of the electrode structure of the present embodiment. The electrode structure 1 shown here can be manufactured using the electrode sheet 101 shown in FIG.

電極構造体1は、筒状に巻かれた第1電極1310と、第1電極1310とは非接触に設けられ、且つ筒状又は半筒状に巻かれた第2電極1320と、を備えている。
第1電極1310は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第1電極131と同じであり、第2電極1320は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第2電極132と同じである。
電極構造体1において、第1電極1310は第2電極1320を囲んでおり、半筒状の第2電極1320の全体は、筒状の第1電極1310中空部に含まれている。これにより、第1電極1310及び第2電極1320は、2層円筒構造90を構成している。
The electrode structure 1 includes a first electrode 1310 wound in a cylindrical shape, and a second electrode 1320 that is provided in a non-contact state with the first electrode 1310 and that is wound in a cylindrical or semi-cylindrical shape.
The first electrode 1310 is the same as the first electrode 131 described above, except that it is wound in this manner, and the second electrode 1320 is the same as the second electrode 132 described above, except that it is wound in this manner.
In the electrode structure 1, the first electrode 1310 surrounds the second electrode 1320, and the entire semi-cylindrical second electrode 1320 is contained in the hollow portion of the cylindrical first electrode 1310. As a result, the first electrode 1310 and the second electrode 1320 form a two-layer cylindrical structure 90.

なお、ここでは、第2電極1320は半筒状に巻かれているが、第1電極1310のように、筒状に巻かれていてもよい。 Here, the second electrode 1320 is wound in a semi-cylindrical shape, but it may be wound in a cylindrical shape like the first electrode 1310.

第1電極1310は、より具体的には、第1絶縁層1410との積層物である第1薄膜910の状態で筒状に巻かれている。すなわち、第1電極1310において、第1電極1310の露出面は、筒の外側に向いており(凸面であり)、第1電極1310の第1絶縁層1410側の面は、筒の内側に向いている(凹面である)。第1絶縁層1410は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第1絶縁層141と同じであり、第1薄膜910は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第1薄膜91と同じである。すなわち、第1薄膜910は、第1電極1310の、2層円筒構造90の径方向における内向きの面に、第1絶縁層1410が積層されて、構成されている。 More specifically, the first electrode 1310 is wound into a cylindrical shape in the state of the first thin film 910, which is a laminate with the first insulating layer 1410. That is, in the first electrode 1310, the exposed surface of the first electrode 1310 faces the outside of the cylinder (is a convex surface), and the surface of the first electrode 1310 facing the first insulating layer 1410 faces the inside of the cylinder (is a concave surface). The first insulating layer 1410 is the same as the first insulating layer 141 described above, except that it is wound in this way, and the first thin film 910 is the same as the first thin film 91 described above, except that it is wound in this way. That is, the first thin film 910 is configured by laminating the first insulating layer 1410 on the radially inward surface of the two-layer cylindrical structure 90 of the first electrode 1310.

第2電極1320は、より具体的には、第2絶縁層1420との積層物である第2薄膜920の状態で半筒状に巻かれている。すなわち、第2電極1320において、第2電極1320の露出面は、半筒の外側に向いており(凸面であり)、第2電極1320の第2絶縁層1420側の面は、半筒の内側に向いている(凹面である)。第2絶縁層1420は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第2絶縁層142と同じであり、第2薄膜920は、このように巻かれている点を除けば、先に説明した第2薄膜92と同じである。すなわち、第2薄膜920は、第2電極1320の、2層円筒構造90の径方向における内向きの面に、第2絶縁層1420が積層されて、構成されている。 More specifically, the second electrode 1320 is wound in a semi-cylindrical shape in the state of the second thin film 920, which is a laminate with the second insulating layer 1420. That is, in the second electrode 1320, the exposed surface of the second electrode 1320 faces the outside of the semi-cylinder (it is a convex surface), and the surface of the second electrode 1320 facing the second insulating layer 1420 faces the inside of the semi-cylinder (it is a concave surface). The second insulating layer 1420 is the same as the second insulating layer 142 described above, except that it is wound in this way, and the second thin film 920 is the same as the second thin film 92 described above, except that it is wound in this way. That is, the second thin film 920 is configured by laminating the second insulating layer 1420 on the surface of the second electrode 1320 facing inward in the radial direction of the two-layer cylindrical structure 90.

2層円筒構造90中の第1電極1310及び第2電極1320間の空隙部(換言すると、第1薄膜910及び第2薄膜920間の空隙部)は、適度な大きさを有しており、培養液を充填することが可能であり、細胞7の生着時の足場となる第1絶縁層1410も存在するため、細胞培養部として好適である。 The gap between the first electrode 1310 and the second electrode 1320 in the two-layer cylindrical structure 90 (in other words, the gap between the first thin film 910 and the second thin film 920) has a suitable size and can be filled with culture medium. In addition, the first insulating layer 1410 that serves as a scaffold for the cells 7 to attach is also present, making it suitable as a cell culture section.

電極構造体1において、第1薄膜910は第1軸部81と接続され、第1軸部81は基板11に固定されており、第1薄膜910は、第1軸部81を支点にして、巻かれている。一方、第2薄膜920は第2軸部82と接続され、第2軸部82は基板11に固定されており、第2薄膜920は、第2軸部82を支点にして、巻かれている。 In the electrode structure 1, the first thin film 910 is connected to the first shaft portion 81, the first shaft portion 81 is fixed to the substrate 11, and the first thin film 910 is wound around the first shaft portion 81 as a fulcrum. On the other hand, the second thin film 920 is connected to the second shaft portion 82, the second shaft portion 82 is fixed to the substrate 11, and the second thin film 920 is wound around the second shaft portion 82 as a fulcrum.

このように、電極構造体1においては、筒状に巻かれた第1薄膜910が、半筒状に巻かれた第2薄膜920を囲んで、第1薄膜910及び第2薄膜920が2層円筒構造90を構成しているともいえる。 In this way, in the electrode structure 1, the first thin film 910, which is wound in a cylindrical shape, surrounds the second thin film 920, which is wound in a semi-cylindrical shape, and the first thin film 910 and the second thin film 920 can be said to form a two-layer cylindrical structure 90.

本明細書において、「筒状に巻かれた第1電極」とは、第1電極の形状が完全に筒状であるか、又は完全に筒状であるとまでは言えないが、一見して筒状であると見做せる程度に巻かれた形状を有していることを意味する。第1電極の形状が完全な筒状である場合には、第1電極の外周間には隙間が認められず、第1電極の形状が完全な筒状ではない場合には、第1電極の外周間には隙間が認められるが、この隙間が極めて微小である場合には、第1電極が筒状に巻かれていると見做す。これらの点は、「筒状に巻かれた第2電極」、「筒状に巻かれた第1薄膜」、「筒状に巻かれた第2薄膜」の場合も同様である。
「半筒状に巻かれた第2電極」とは、第2電極の形状が完全に半筒状である(筒をその中心軸を含む平面で2分割した形状である)か、又は完全に半筒状であるとまでは言えないが、一見して半筒状であると見做せる程度に巻かれた形状を有していることを意味する。「半筒状に巻かれた第2薄膜」も同様である。
In this specification, the term "a first electrode wound in a cylindrical shape" means that the shape of the first electrode is completely cylindrical, or that the shape is wound to a degree that can be regarded as cylindrical at a glance, although it cannot be said to be completely cylindrical. When the shape of the first electrode is completely cylindrical, no gap is observed between the outer circumferences of the first electrodes, and when the shape of the first electrode is not completely cylindrical, a gap is observed between the outer circumferences of the first electrodes, but when this gap is extremely small, the first electrodes are regarded as being wound in a cylindrical shape. These points are also true for the "second electrode wound in a cylindrical shape", "first thin film wound in a cylindrical shape", and "second thin film wound in a cylindrical shape".
The term "second electrode wound in a semi-cylindrical shape" means that the second electrode has a shape that is completely semi-cylindrical (a shape obtained by dividing a cylinder in two by a plane including its central axis), or that is wound to a degree that can be regarded as semi-cylindrical at a glance, although it cannot be said to be completely semi-cylindrical. The same applies to the "second thin film wound in a semi-cylindrical shape".

平面に展開された状態の第1薄膜910(すなわち、筒状に巻かれる前の第1薄膜91)の短手方向の長さに対する、筒状の第1薄膜910の、その巻かれている方向の外周の長さの比率([筒状の第1薄膜910の、その巻かれている方向の外周の長さ]/[筒状に巻かれる前の第1薄膜91の短手方向の長さ])は、0.7~1.5であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、筒状に巻かれた第1薄膜910の形状を、より安定して保持できる。第1薄膜910の形状が完全な筒状ではない場合には、第1薄膜910の外周間に存在する隙間を排除して、外周の長さを特定する。 The ratio of the circumferential length of the cylindrical first thin film 910 in the direction in which it is wound to the lateral length of the first thin film 910 in a flat state (i.e., the first thin film 91 before being rolled into a cylindrical shape) ([circumferential length of the cylindrical first thin film 910 in the direction in which it is rolled]/[lateral length of the first thin film 91 before being rolled into a cylindrical shape]) is preferably 0.7 to 1.5. By having the ratio in this range, the shape of the cylindrically rolled first thin film 910 can be more stably maintained. If the shape of the first thin film 910 is not completely cylindrical, the circumferential length is determined by eliminating any gaps that exist between the peripheries of the first thin film 910.

平面に展開された状態の第2薄膜920(すなわち、筒状又は半筒状に巻かれる前の第2薄膜92)の短手方向の長さに対する、筒状又は半筒状の第2薄膜920の、その巻かれている方向の外周の長さの比率([筒状又は半筒状の第2薄膜920の、その巻かれている方向の外周の長さ]/[筒状又は半筒状に巻かれる前の第2薄膜92の短手方向の長さ])は、0.7~1.5であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、筒状又は半筒状に巻かれた第2薄膜920の形状を、より安定して保持できる。筒状又は半筒状の第2薄膜920における前記外周の長さは、筒状の第1薄膜910における前記外周の長さの場合と同様に特定される。 The ratio of the circumferential length of the cylindrical or semi-cylindrical second thin film 920 in the direction of its roll to the lateral length of the second thin film 920 in a flat state (i.e., the second thin film 92 before being rolled into a cylindrical or semi-cylindrical shape) ([circumferential length of the cylindrical or semi-cylindrical second thin film 920 in the direction of its roll]/[lateral length of the second thin film 92 before being rolled into a cylindrical or semi-cylindrical shape]) is preferably 0.7 to 1.5. By setting the ratio in this range, the shape of the second thin film 920 rolled into a cylindrical or semi-cylindrical shape can be more stably maintained. The circumferential length of the cylindrical or semi-cylindrical second thin film 920 is specified in the same manner as the circumferential length of the cylindrical first thin film 910.

筒状の第2薄膜920の、その中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値(例えば、第2薄膜920が円筒状である場合には、円筒の外径(直径))は、筒状の第1薄膜910の、その中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値(例えば、第1薄膜910が円筒状である場合には、円筒の外径(直径))よりも小さければよく、特に限定されない。第2薄膜920が半筒状である場合には、この第2薄膜920が同じ曲率で筒状になった場合を想定し、この筒状の第2薄膜920が、上記の筒状の第2薄膜920と同様の大きさであることが好ましい。 The maximum width of the cylindrical second thin film 920 in a direction perpendicular to its central axis (e.g., if the second thin film 920 is cylindrical, the outer diameter (diameter) of the cylinder) is not particularly limited as long as it is smaller than the maximum width of the cylindrical first thin film 910 in a direction perpendicular to its central axis (e.g., if the first thin film 910 is cylindrical, the outer diameter (diameter) of the cylinder). If the second thin film 920 is semi-cylindrical, it is preferable that the cylindrical second thin film 920 is the same size as the cylindrical second thin film 920 described above, assuming that the second thin film 920 becomes cylindrical with the same curvature.

筒状の第1薄膜910の、その中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値(例えば、第1薄膜910が円筒状である場合には、円筒の外径(直径))は、50~2000μmであることが好ましい。前記幅の最大値がこのような範囲であることで、2層円筒構造90中で、目的とする三次元培養組織をより容易に作製できる。 The maximum width of the cylindrical first thin film 910 in the direction perpendicular to its central axis (for example, if the first thin film 910 is cylindrical, the outer diameter of the cylinder) is preferably 50 to 2000 μm. By keeping the maximum width in this range, the desired three-dimensional cultured tissue can be more easily produced in the two-layer cylindrical structure 90.

第1支持体161の前記幅の最大値に対する、筒状の第1薄膜910の前記幅の最大値の比率([筒状の第1薄膜910の、その中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値]/[第1支持体161の、その中心軸方向に対して直交する方向における幅の最大値])は、1~1.1であることが好ましい。前記比率がこのような範囲である第1薄膜910は、その形状及び大きさが、目的どおりに、又はそれに極めて近く高精度に巻かれている。
第2支持体162の前記幅の最大値に対する、筒状の第1薄膜910の前記幅の最大値の比率も、同様である。
The ratio of the maximum width of the cylindrical first thin film 910 to the maximum width of the first support 161 ([maximum width of the cylindrical first thin film 910 in a direction perpendicular to its central axis]/[maximum width of the first support 161 in a direction perpendicular to its central axis]) is preferably 1 to 1.1. The first thin film 910 having such a ratio in this range is wound with high precision so that its shape and size are as intended or very close to the intended shape and size.
The ratio of the maximum width of the cylindrical first thin film 910 to the maximum width of the second support 162 is also similar.

第1薄膜910の曲率に対する、第2薄膜920の曲率の比率([第2薄膜920の曲率]/[第1薄膜910の曲率])は、0~0.8であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、2層円筒構造90中で、目的とする三次元培養組織をより容易に作製できる。 The ratio of the curvature of the second thin film 920 to the curvature of the first thin film 910 ([curvature of the second thin film 920]/[curvature of the first thin film 910]) is preferably 0 to 0.8. With the ratio in this range, the desired three-dimensional cultured tissue can be more easily produced in the two-layer cylindrical structure 90.

筒状の第1薄膜910の、その中心軸方向における長さ、に対する、筒状又は半筒状の第2薄膜920の、その中心軸方向における長さの比率([筒状又は半筒状の第2薄膜920の、その中心軸方向における長さ]/[筒状の第1薄膜910の、その中心軸方向における長さ])は、0超0.8以下であることが好ましい。前記比率がこのような範囲であることで、2層円筒構造90中で、目的とする三次元培養組織をより容易に作製できる。 The ratio of the length of the cylindrical or semi-cylindrical second thin film 920 in its central axis direction to the length of the cylindrical first thin film 910 in its central axis direction ([length of the cylindrical or semi-cylindrical second thin film 920 in its central axis direction]/[length of the cylindrical first thin film 910 in its central axis direction]) is preferably greater than 0 and less than or equal to 0.8. By having the ratio in this range, the desired three-dimensional cultured tissue can be more easily produced in the two-layer cylindrical structure 90.

電極シート101における、第1電極131と第1軸部81との配置関係は、電極構造体1においてもそのまま維持される。したがって、電極構造体1において、第1電極1310は、その巻かれている方向に対して直交する方向(換言すると、筒状の第1電極1310の中心軸方向)に延ばして設けられている第1軸部81と接続されていることが好ましい。
第2電極1320でも同様であり、電極構造体1において、第2電極1320は、その巻かれている方向に対して直交する方向(換言すると、筒状の第2電極1320の中心軸方向)に延ばして設けられている第2軸部82と接続されていることが好ましい。
The positional relationship between the first electrode 131 and the first shaft portion 81 in the electrode sheet 101 is maintained as is in the electrode structure 1. Therefore, in the electrode structure 1, it is preferable that the first electrode 1310 is connected to the first shaft portion 81 that is provided extending in a direction perpendicular to the winding direction (in other words, in the central axis direction of the cylindrical first electrode 1310).
The same is true for the second electrode 1320, and in the electrode structure 1, it is preferable that the second electrode 1320 is connected to a second axis portion 82 extending in a direction perpendicular to the winding direction (in other words, in the central axis direction of the cylindrical second electrode 1320).

先の説明のとおり、第1軸部81は第1軸状導電層135を有し、第2軸部82は第2軸状導電層136を有しているため、第1電極1310及び第1軸状導電層135は電気的に接続され、第2電極1320及び第2軸状導電層136は電気的に接続されている。したがって、電極構造体1においては、第1軸部81及び第2軸部82を介して、第1電極1310及び第2電極1320間の電位差が測定可能となっている。
さらに、電極構造体1においては、第1電極1310、第1軸状導電層135、第3導電層133及び第1コンタクトパッド151はすべて、電気的に接続されている。そして、第2電極1320、第2軸状導電層136、第4導電層134及び第2コンタクトパッド152もすべて、電気的に接続されている。したがって、第1コンタクトパッド151及び第2コンタクトパッド152にそれぞれプローブを接触させることで、電極構造体1を各種の電圧計又は電流計に接続可能であり、例えば、第1電極1310及び第2電極1320間の電位差が測定可能となっている。
As explained above, the first shaft portion 81 has the first axial conductive layer 135, and the second shaft portion 82 has the second axial conductive layer 136, so that the first electrode 1310 and the first axial conductive layer 135 are electrically connected, and the second electrode 1320 and the second axial conductive layer 136 are electrically connected. Therefore, in the electrode structure 1, the potential difference between the first electrode 1310 and the second electrode 1320 can be measured via the first shaft portion 81 and the second shaft portion 82.
Furthermore, in the electrode structure 1, the first electrode 1310, the first axial conductive layer 135, the third conductive layer 133, and the first contact pad 151 are all electrically connected. The second electrode 1320, the second axial conductive layer 136, the fourth conductive layer 134, and the second contact pad 152 are also all electrically connected. Therefore, by contacting a probe with the first contact pad 151 and the second contact pad 152, respectively, the electrode structure 1 can be connected to various voltmeters or ammeters, and for example, the potential difference between the first electrode 1310 and the second electrode 1320 can be measured.

図4は、電極構造体1の断面を模式的に示す断面図である。ここでは、電極構造体1に電流計を接続して回路を形成した状態を模式的に示している。ただし、図4中では、電極構造体1中の一部の構成の図示を省略している。 Figure 4 is a cross-sectional view that shows a schematic cross section of the electrode structure 1. Here, an ammeter is connected to the electrode structure 1 to form a circuit. However, some components of the electrode structure 1 are not shown in Figure 4.

電極構造体1においては、各構成要素について、ここまでに説明した点以外は、先に説明した電極シート101の場合と同じである。そこで、各構成要素についてのこれ以上の詳細な説明は省略する。 In the electrode structure 1, each component is the same as in the case of the electrode sheet 101 described above, except for the points described so far. Therefore, further detailed explanations of each component are omitted.

2層円筒構造90中の、第1薄膜910及び第2薄膜920間の空隙部において、細胞を培養すると、第1薄膜910の第2薄膜920側の表面に沿って細胞が増殖し、三次元培養組織が形成される。この三次元培養組織は、2層円筒構造90の構造を反映して、円筒構造を有する。そして、第1薄膜910中には第1電極1310が存在し、第2薄膜920中には第2電極1320が存在する。したがって、電極構造体1においては、第1電極1310及び第2電極1320間の電位差を測定することで、三次元培養組織の電気抵抗値を測定できる。 When cells are cultured in the gap between the first thin film 910 and the second thin film 920 in the two-layer cylindrical structure 90, the cells grow along the surface of the first thin film 910 on the second thin film 920 side, forming a three-dimensional cultured tissue. This three-dimensional cultured tissue has a cylindrical structure that reflects the structure of the two-layer cylindrical structure 90. A first electrode 1310 is present in the first thin film 910, and a second electrode 1320 is present in the second thin film 920. Therefore, in the electrode structure 1, the electrical resistance value of the three-dimensional cultured tissue can be measured by measuring the potential difference between the first electrode 1310 and the second electrode 1320.

第1支持体161及び第2支持体162が、柱状ではなく筒状である場合には、その中空部に細胞の培養時に培養液を満たすことができ、培養液を灌流させることで、培養状態をより健全に保つことができる。ただし、中空部の培養液は、2層円筒構造90の外部の培養液とは、混在させないように調節する。 If the first support 161 and the second support 162 are cylindrical rather than columnar, the hollow portion can be filled with culture fluid during cell culture, and the culture state can be maintained in a healthier state by perfusing the culture fluid. However, the culture fluid in the hollow portion is adjusted so that it does not mix with the culture fluid outside the two-layer cylindrical structure 90.

電極構造体1において培養する細胞は、特に限定されず、目的に応じて任意に選択できる。前記細胞として、より具体的には、例えば、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)、脳微小血管内皮細胞等が挙げられる。 The cells to be cultured in the electrode structure 1 are not particularly limited and can be selected arbitrarily depending on the purpose. More specifically, examples of the cells include human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) and brain microvascular endothelial cells.

電極構造体1において、例えば、三次元培養血管組織を作製した場合、その電気抵抗値を測定することで、血管により物質の透過を制御する、いわゆるバリア機能を評価できる。そして、適切な三次元培養血管組織を作製後に、さらに、他の細胞を培養するときに、この三次元培養血管組織を利用することによって、他の細胞に栄養物質等の物質を適切に輸送でき、また、他の細胞の代謝物等の不要物も適切に輸送できる。 When three-dimensional cultured vascular tissue is produced using the electrode structure 1, for example, the so-called barrier function that controls the permeation of substances through blood vessels can be evaluated by measuring the electrical resistance value. After producing an appropriate three-dimensional cultured vascular tissue, when culturing other cells, this three-dimensional cultured vascular tissue can be used to appropriately transport nutrients and other substances to the other cells, and also to appropriately transport waste products such as metabolites of other cells.

HUVECは、例えば、培養開始から5日程度で、細胞同士の結合が形成され、バリア機能が生じる。そのため、培養開始の初日と培養開始から数日後の電気抵抗値を測定し、その差を比較することで、円筒構造を形成したHUVECのバリア機能を評価できる。第1支持体161及び第2支持体162としてガラス管等を用いた場合には、三次元培養血管組織に対する薬剤の透過性を評価するための蛍光指示薬を送液することも可能である。ただし、ここに挙げたのは、電極構造体1の利用の一例に過ぎない。 For example, about five days after the start of culture, HUVECs form bonds between cells and develop a barrier function. Therefore, by measuring the electrical resistance on the first day of culture and several days after culture has started, and comparing the difference, the barrier function of the HUVECs that have formed a cylindrical structure can be evaluated. When glass tubes or the like are used as the first support 161 and the second support 162, it is also possible to deliver a fluorescent indicator to evaluate the permeability of a drug to the three-dimensional cultured vascular tissue. However, the above is merely one example of the use of the electrode structure 1.

電極構造体1においては、マイクロメートル(μm)~ミリメートル(mm)スケールで形成された2層円筒構造90の内部に、第1電極1310及び第2電極1320が配置され、さらに、三次元培養血管組織が配置可能であり、これまでにない構造が実現可能である。 In the electrode structure 1, a first electrode 1310 and a second electrode 1320 are arranged inside a two-layer cylindrical structure 90 formed on the micrometer (μm) to millimeter (mm) scale, and further, three-dimensional cultured vascular tissue can be arranged, making it possible to realize a structure never before seen.

ここでは、三次元培養血管組織を例に挙げて、その形成と評価について説明したが、2層円筒構造90の内部に配置可能な、電位差を測定するための対象物は、三次元培養血管組織に限定されず、種々の対象物への適用が可能である。 Here, the formation and evaluation of three-dimensional cultured vascular tissue has been explained as an example, but the object for measuring the potential difference that can be placed inside the two-layered cylindrical structure 90 is not limited to three-dimensional cultured vascular tissue, and the present invention can be applied to a variety of objects.

ここまでは、本実施形態の電極構造体として、2層円筒構造を備えたものについて説明したが、2層ではなく3層以上の多層円筒構造を備えた電極構造体であってもよい。3層以上の多層円筒構造を備えた電極構造体においては、その単位体積当たりの電極(電極構造体1においては、第1電極1310及び第2電極1320)の数を増大させることができ、より高度な電位差の測定が可能である。
本明細書においては、2層以上の円筒構造をすべて包括して、「多層円筒構造」と称する。
So far, the electrode structure of this embodiment has been described as having a two-layer cylindrical structure, but it may have a multi-layer cylindrical structure of three or more layers instead of two layers. In an electrode structure having a multi-layer cylindrical structure of three or more layers, the number of electrodes (first electrode 1310 and second electrode 1320 in the electrode structure 1) per unit volume can be increased, making it possible to measure a higher level of potential difference.
In this specification, all cylindrical structures having two or more layers are referred to as "multi-layer cylindrical structure."

3層以上の多層円筒構造を備えた電極構造体としては、例えば、これまでに説明した筒状の第1薄膜に囲まれた状態で、第2薄膜が渦を巻くように2層以上に巻かれて構成されたものが挙げられる。
3層以上の多層円筒構造を備えた電極構造体は、円筒構造の層数が異なる点を除けば、これまでに説明した2層円筒構造を備えた電極構造体と同様であってよい。
An example of an electrode structure having a multilayer cylindrical structure of three or more layers is one in which a second thin film is wound in a spiral shape in two or more layers, surrounded by a cylindrical first thin film as described above.
An electrode structure having a multi-layered cylindrical structure of three or more layers may be similar to the electrode structure having a two-layered cylindrical structure described above, except that the number of layers of the cylindrical structure is different.

以上の説明のように、本実施形態の電極構造体は、2層以上の多層円筒構造を有し、かつ第1電極及び第2電極を備えており、前記第1電極及び第2電極によって電位差、電気抵抗値を測定するための細胞等の対象物を、前記多層円筒構造内に配置(内包)可能である。 As described above, the electrode structure of this embodiment has a multilayer cylindrical structure of two or more layers and is equipped with a first electrode and a second electrode, and objects such as cells for measuring the potential difference and electrical resistance value using the first electrode and the second electrode can be placed (contained) within the multilayer cylindrical structure.

本実施形態の電極構造体は、三次元培養血管組織に限らず、細胞、生体組織等の生体材料について、その電位差、電気抵抗値を測定するための生体用電極として用いるのに好適である。
また、多層円筒構造内に、前記生体材料以外のものを配置する(内包させる)ことによって、本実施形態の電極構造体は、生体用電極以外の用途で用いることも可能である。
The electrode structure of this embodiment is suitable for use as a biological electrode for measuring the potential difference and electrical resistance value of not only three-dimensional cultured vascular tissue but also biomaterials such as cells and biological tissue.
Furthermore, by disposing (containing) something other than the biomaterial within the multi-layered cylindrical structure, the electrode structure of this embodiment can be used for purposes other than as a bioelectrode.

<<電極構造体の製造方法>>
本実施形態の電極構造体の製造方法としては、常温で非導電性である前記基板(常温で非導電性である基板)の一方の面上に、前記第1犠牲層(前記第1電極を積層するための第1犠牲層)と、前記第2犠牲層(前記第2電極を積層するための第2犠牲層)と、を形成する工程(A)と、前記第1犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第1電極を形成し、前記第2犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第2電極を形成する工程(B)と、前記第1犠牲層及び第2犠牲層に、その外部から刺激を加えることにより、前記第1犠牲層及び第2犠牲層を溶解させ、前記第1犠牲層上に形成されていた前記第1電極と、前記第2犠牲層上に形成されていた前記第2電極と、を前記基板上で遊離させるとともに、前記第2電極を筒状又は半筒状に巻き、前記第1電極を、前記第2電極を囲んで筒状に巻くことにより、前記多層円筒構造を形成する工程(C)と、を有する製造方法が挙げられる。
本実施形態の電極構造体は、例えば、前記電極シートを製造した後、前記電極シートにおいて、前記第2電極を筒状又は半筒状に巻き、前記第1電極を、前記第2電極を囲んで筒状に巻いて、前記多層円筒構造を形成することにより、製造できる。
以下、図面を参照しながら、本実施形態の電極構造体の製造方法について説明する。
<<Method of Manufacturing Electrode Structure>>
A manufacturing method of the electrode structure of this embodiment includes a step (A) of forming the first sacrificial layer (a first sacrificial layer for laminating the first electrode) and the second sacrificial layer (a second sacrificial layer for laminating the second electrode) on one surface of the substrate (a substrate that is non-conductive at room temperature), which is non-conductive at room temperature; a step (B) of forming the first electrode on the surface of the first sacrificial layer opposite the substrate side, and forming the second electrode on the surface of the second sacrificial layer opposite the substrate side; and a step (C) of dissolving the first sacrificial layer and the second sacrificial layer by applying a stimulus from the outside to the first sacrificial layer and the second sacrificial layer, liberating the first electrode formed on the first sacrificial layer and the second electrode formed on the second sacrificial layer on the substrate, and winding the second electrode into a cylindrical or semi-cylindrical shape and winding the first electrode into a cylindrical shape around the second electrode to form the multilayer cylindrical structure.
The electrode structure of this embodiment can be manufactured, for example, by producing the electrode sheet, and then winding the second electrode into a cylindrical or semi-cylindrical shape on the electrode sheet, and winding the first electrode into a cylindrical shape surrounding the second electrode, thereby forming the multilayer cylindrical structure.
Hereinafter, a method for manufacturing the electrode structure of this embodiment will be described with reference to the drawings.

図5~図6は、本実施形態の電極構造体の製造方法の一例を模式的に示す斜視図である。ここでは、図3に示す電極構造体1を例に挙げて、その製造方法について説明する。 Figures 5 and 6 are perspective views that show a schematic example of a method for manufacturing an electrode structure according to this embodiment. Here, the manufacturing method will be explained using the electrode structure 1 shown in Figure 3 as an example.

<工程(A)>
前記工程(A)においては、図5(a)に示すように、基板11の一方の面11a上に、第1犠牲層121及び第2犠牲層122を形成する。
第1犠牲層121及び第2犠牲層122の形成方法は、第1犠牲層121及び第2犠牲層122の構成材料の種類に応じて任意に選択でき、特に限定されない。第1犠牲層121及び第2犠牲層122の形成方法としては、通常の薄膜の形成方法が挙げられ、より具体的には、例えば、化学蒸着(CVD)法、スピンコーティング法、インクジェットプリンティング法、蒸着法,エレクトロスプレイ法等が挙げられる。
<Step (A)>
In the step (A), a first sacrificial layer 121 and a second sacrificial layer 122 are formed on one surface 11a of a substrate 11, as shown in FIG. 5(a).
There is no particular limitation on the method of forming the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122, and the method can be arbitrarily selected depending on the type of constituent material of the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122. Examples of the method of forming the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 include a typical thin film forming method, and more specifically, for example, a chemical vapor deposition (CVD) method, a spin coating method, an inkjet printing method, a vapor deposition method, an electrospray method, etc.

工程(A)においては、例えば、基板11の一方の面11a上のうち、第1電極131及び第2電極132の形成予定領域にのみ、犠牲層を形成することで、これら犠牲層を第1犠牲層121及び第2犠牲層122としてもよい。また、基板11の一方の面11a上の、第1電極131及び第2電極132の形成予定領域とそれ以外の領域(例えば、全面であってもよい)に、犠牲層を形成した後、第1電極131及び第2電極132の形成予定領域にのみ犠牲層を残し、それ以外の領域からは犠牲層を取り除くことにより、犠牲層のパターニングを行うことで、第1犠牲層121及び第2犠牲層122を形成してもよい。また、このように、第1電極131及び第2電極132の形成予定領域以外の領域にも犠牲層を形成した場合には、直ちに目的とする形状の第1犠牲層121及び第2犠牲層122を形成せずに、その他にも犠牲層を残しておき、後述する導電層13のパターニング時に、不要な導電層13とともに、不要な犠牲層を取り除くことで、この段階で目的とする形状の第1犠牲層121及び第2犠牲層122を形成してもよい。 In step (A), for example, a sacrificial layer may be formed only in the area on one surface 11a of the substrate 11 where the first electrode 131 and the second electrode 132 are to be formed, and these sacrificial layers may be the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122. In addition, after forming a sacrificial layer in the area on one surface 11a of the substrate 11 where the first electrode 131 and the second electrode 132 are to be formed and in other areas (for example, the entire surface), the sacrificial layer may be left only in the area where the first electrode 131 and the second electrode 132 are to be formed and removed from other areas, thereby patterning the sacrificial layer to form the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122. Furthermore, in this way, when sacrificial layers are formed in areas other than the areas where the first electrode 131 and the second electrode 132 are planned to be formed, the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 may not be immediately formed in the desired shape, but the sacrificial layers may be left in other areas, and when the conductive layer 13 is patterned as described below, the unnecessary sacrificial layers may be removed together with the unnecessary conductive layer 13, thereby forming the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 in the desired shape at this stage.

<工程(B)>
前記工程(B)においては、図5(d)に示すように、第1犠牲層121の基板11側とは反対側の面上に、第1電極131を形成し、第2犠牲層122の基板11側とは反対側の面上に、第2電極132を形成する。このとき、電極シート101を製造するためには、第1電極131及び第2電極132以外に、さらに、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136も形成する。
<Step (B)>
5(d), a first electrode 131 is formed on the surface of the first sacrificial layer 121 opposite to the substrate 11 side, and a second electrode 132 is formed on the surface of the second sacrificial layer 122 opposite to the substrate 11 side. At this time, in order to manufacture the electrode sheet 101, in addition to the first electrode 131 and the second electrode 132, a third conductive layer 133, a fourth conductive layer 134, a first axial conductive layer 135, and a second axial conductive layer 136 are also formed.

そのためには、図5(b)に示すように、基板11の一方の面11a上の、第1犠牲層121及び第2犠牲層122の形成領域と、それ以外の領域と、に導電層13を形成する。このとき、基板11の一方の面11aの、第1犠牲層121及び第2犠牲層122の形成領域も含めた全面上に、導電層13を形成してもよい。導電層13は、例えば、基板11以外の箇所で別途作製した導電層13を、基板11の一方の面11a上の目的とする領域に転写する方法等、公知の方法で形成できる。 To achieve this, as shown in FIG. 5(b), a conductive layer 13 is formed on one surface 11a of the substrate 11 in the area where the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 are formed and in other areas. At this time, the conductive layer 13 may be formed on the entire surface of one surface 11a of the substrate 11, including the area where the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 are formed. The conductive layer 13 can be formed by a known method, such as a method of transferring a conductive layer 13 separately prepared in a location other than the substrate 11 to the desired area on one surface 11a of the substrate 11.

次いで、図5(c)に示すように、導電層13の基板11側とは反対側の面上のうち、第1犠牲層121及び第2犠牲層122が形成されていない領域に、第1コンタクトパッド151及び第2コンタクトパッド152を別々に形成する。第1コンタクトパッド151及び第2コンタクトパッド152は、例えば、化学蒸着(CVD)法等、公知の方法で形成できる。
この段階で第1コンタクトパッド151及び第2コンタクトパッド152を形成しておくことで、電極シート101(電極構造体1)を効率的に製造できる。
5C, a first contact pad 151 and a second contact pad 152 are separately formed in an area on the surface of the conductive layer 13 opposite to the substrate 11, where the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 are not formed. The first contact pad 151 and the second contact pad 152 can be formed by a known method such as a chemical vapor deposition (CVD) method.
By forming the first contact pads 151 and the second contact pads 152 at this stage, the electrode sheet 101 (electrode structure 1) can be manufactured efficiently.

次いで、図5(d)に示すように、導電層13をパターニングすることで、第1細孔を未形成の第1電極131、第2細孔を未形成の第2電極132、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136を形成する。この段階では、第1電極131、第2電極132、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136については、最終的に目的とする形状であってもよいし、そうでなくてもよく、目的とする形状でない場合には、後の適した工程で、最終的に目的とする形状に調節してもよい。 Next, as shown in FIG. 5(d), the conductive layer 13 is patterned to form a first electrode 131 in which the first pore is not yet formed, a second electrode 132 in which the second pore is not yet formed, a third conductive layer 133, a fourth conductive layer 134, a first axial conductive layer 135, and a second axial conductive layer 136. At this stage, the first electrode 131, the second electrode 132, the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the first axial conductive layer 135, and the second axial conductive layer 136 may or may not have the final desired shape, and if they do not have the desired shape, they may be adjusted to the final desired shape in a later appropriate process.

次いで、工程(C)に先立ち、図6(a)に示すように、基板11の一方の面11a上の、第1電極131、第2電極132、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136の形成領域と、それ以外の領域と、に絶縁層14を形成する。このとき、基板11の一方の面11aの、第1電極131、第2電極132、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135及び第2軸状導電層136の形成領域も含めた全面上に、絶縁層14を形成してもよい。絶縁層14は、例えば、化学蒸着(CVD)法等、公知の方法で形成できる。 Next, prior to step (C), as shown in FIG. 6(a), an insulating layer 14 is formed on one surface 11a of the substrate 11 in the areas where the first electrode 131, the second electrode 132, the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the first axial conductive layer 135, and the second axial conductive layer 136 are formed, as well as in other areas. At this time, the insulating layer 14 may be formed on the entire surface of one surface 11a of the substrate 11, including the areas where the first electrode 131, the second electrode 132, the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the first axial conductive layer 135, and the second axial conductive layer 136 are formed. The insulating layer 14 can be formed by a known method, such as a chemical vapor deposition (CVD) method.

次いで、フォトレジストを用いてフォトリソグラフィー法により、第2電極132、第2軸状導電層136、第1軸状導電層135、第3導電層133及び第4導電層134の形成領域にのみ、フォトレジスト層を残し、その他の領域からはフォトレジスト層を取り除くことにより、絶縁層14上でフォトレジスト層をパターニングする。このとき、第2電極132の形成領域のうち、後述する第2細孔の形成領域からは、フォトレジスト層を取り除く。次いで、基板11上の、このフォトレジスト層をパターニングした側の全面に、2層目の絶縁層14を形成する。このときの絶縁層14の形成方法は、1層目の絶縁層14の形成方法と同様である。次いで、フォトレジストを用いてフォトリソグラフィー法により、第1電極131の形成領域にのみ、フォトレジスト層を残し、その他の領域からはフォトレジスト層を取り除くことにより、2層目の絶縁層14上でフォトレジスト層をパターニングする。このとき、第1電極131の形成領域のうち、後述する第1細孔の形成領域からは、フォトレジスト層を取り除く。次いで、フォトレジスト層で被覆されていない絶縁層14を除去する。絶縁層14は、例えば、酸素プラズマによるエッチング等、公知の方法で除去できる。次いで、フォトレジスト層を除去する。以上により、基板11の一方の面11a上に、第1絶縁層141、第2絶縁層142、第3絶縁層143、第4絶縁層144、第1軸部81及び第2軸部82を形成する。このとき、第1電極131及び第2電極132間には、絶縁層14を残してもよい。図5(d)に示す段階で、第1電極131、第2電極132、第3導電層133、第4導電層134、第1軸状導電層135又は第2軸状導電層136が、最終的に目的とする形状でなかった場合には、エッチング等による絶縁層14の除去時に同時に、これら電極又は導電層を目的とする形状に調節(パターニング)してもよい。
以上により、図6(b)に示すように、基板11の一方の面11a上に、第1薄膜91及び第2薄膜92を形成する。
Next, the photoresist layer is patterned on the insulating layer 14 by photolithography using a photoresist, by leaving the photoresist layer only in the formation region of the second electrode 132, the second axial conductive layer 136, the first axial conductive layer 135, the third conductive layer 133, and the fourth conductive layer 134, and removing the photoresist layer from the other regions. At this time, the photoresist layer is removed from the formation region of the second hole, which will be described later, among the formation region of the second electrode 132. Next, the second insulating layer 14 is formed on the entire surface of the side on which the photoresist layer is patterned on the substrate 11. The formation method of the insulating layer 14 at this time is the same as the formation method of the first insulating layer 14. Next, the photoresist layer is patterned on the second insulating layer 14 by photolithography using a photoresist, by leaving the photoresist layer only in the formation region of the first electrode 131, and removing the photoresist layer from the other regions. At this time, the photoresist layer is removed from the formation region of the first hole, which will be described later, among the formation region of the first electrode 131. Next, the insulating layer 14 that is not covered with the photoresist layer is removed. The insulating layer 14 can be removed by a known method, for example, etching with oxygen plasma. Next, the photoresist layer is removed. As a result, the first insulating layer 141, the second insulating layer 142, the third insulating layer 143, the fourth insulating layer 144, the first shaft portion 81, and the second shaft portion 82 are formed on one surface 11a of the substrate 11. At this time, the insulating layer 14 may be left between the first electrode 131 and the second electrode 132. At the stage shown in FIG. 5(d), if the first electrode 131, the second electrode 132, the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the first axial conductive layer 135, or the second axial conductive layer 136 does not have the final desired shape, these electrodes or conductive layers may be adjusted (patterned) to the desired shape at the same time as removing the insulating layer 14 by etching or the like.
As a result of the above, a first thin film 91 and a second thin film 92 are formed on one surface 11a of the substrate 11, as shown in FIG. 6B.

ここまで、第1薄膜91、第2薄膜92、第1軸部81、第2軸部82、第3導電層133、第4導電層134、第3絶縁層143、第4絶縁層144、第1コンタクトパッド151及び第2コンタクトパッド152の形成について説明したが、これらの形成方法及び形成順は、ここに示すものに限定されない。 So far, we have described the formation of the first thin film 91, the second thin film 92, the first shaft portion 81, the second shaft portion 82, the third conductive layer 133, the fourth conductive layer 134, the third insulating layer 143, the fourth insulating layer 144, the first contact pad 151, and the second contact pad 152, but the formation method and formation order of these are not limited to those shown here.

次いで、図6(c)に示すように、第1軸部81の基板11側とは反対側の面上に第1支持体161を設け、第2軸部82の基板11側とは反対側の面上に第2支持体162を設ける。第1支持体161及び第2支持体162はそれぞれ、マイクロマニピュレータを用いることにより、第1軸部81及び第2軸部82上に設けることができる。
以上により、電極シート101が得られる。
6(c), a first support 161 is provided on the surface of the first shaft portion 81 opposite to the substrate 11 side, and a second support 162 is provided on the surface of the second shaft portion 82 opposite to the substrate 11 side. The first support 161 and the second support 162 can be provided on the first shaft portion 81 and the second shaft portion 82, respectively, by using a micromanipulator.
In this manner, the electrode sheet 101 is obtained.

第1薄膜91中の第1絶縁層141の表面(第1電極131側とは反対側の面)と、第2薄膜92中の第2絶縁層142の表面(第2電極132側とは反対側の面)と、のいずれか一方又は両方には、必要に応じて、先に説明したタンパク質層を設けてもよい。
前記タンパク質層は、例えば、タンパク質水溶液等のタンパク質溶液を、タンパク質層の形成対象物に接触させ、乾燥させて、タンパク質を目的とする箇所に物理的に吸着させることにより、形成できる。より具体的には、例えば、前記タンパク質溶液中にタンパク質層の形成対象物を浸漬する方法、タンパク質層の形成対象物に前記タンパク質溶液を滴下する方法、マイクロコンタクトプリンティング法、微小流路によるパターニング法,インクジェットプリンティング法等によって、タンパク質層の形成対象物に前記タンパク質溶液を接触させることができる。特に、ここに挙げた5種の方法のうち、前記タンパク質溶液中にタンパク質層の形成対象物を浸漬する方法以外は、第1絶縁層141の表面と、第2絶縁層142の表面と、のいずれか一方のみにタンパク質層を形成するのに好適である。
第1絶縁層141又は第2絶縁層142の表面にタンパク質層を設ける場合には、第1絶縁層141における第1細孔919の表面、又は第2絶縁層142における第2細孔929の表面にも、タンパク質層を設けてもよいし、設けなくてもよい。
If necessary, a protein layer as described above may be provided on either or both of the surface of the first insulating layer 141 in the first thin film 91 (the surface opposite the first electrode 131 side) and the surface of the second insulating layer 142 in the second thin film 92 (the surface opposite the second electrode 132 side).
The protein layer can be formed, for example, by contacting a protein solution such as an aqueous protein solution with an object on which the protein layer is to be formed, drying the solution, and physically adsorbing the protein to a desired location. More specifically, the protein solution can be brought into contact with the object on which the protein layer is to be formed by, for example, a method of immersing the object on which the protein layer is to be formed in the protein solution, a method of dripping the protein solution onto the object on which the protein layer is to be formed, a microcontact printing method, a patterning method using a microchannel, an inkjet printing method, or the like. In particular, among the five methods listed here, the methods other than the method of immersing the object on which the protein layer is to be formed in the protein solution are suitable for forming a protein layer only on either the surface of the first insulating layer 141 or the surface of the second insulating layer 142.
When a protein layer is provided on the surface of the first insulating layer 141 or the second insulating layer 142, a protein layer may or may not also be provided on the surface of the first pore 919 in the first insulating layer 141 or the surface of the second pore 929 in the second insulating layer 142.

次いで、図7(a)に示すように、第1薄膜91中の第1絶縁層141の表面に、培養対象の細胞7を播種し、保持させる。第1絶縁層141の表面に前記タンパク質層を設けた場合には、前記タンパク質層の表面に細胞7を播種し、保持させる。第1絶縁層141(第1薄膜91)の表面上の細胞7は、第1薄膜91中の第1細孔919に入り込むことが抑制される。 Next, as shown in FIG. 7(a), the cells 7 to be cultured are seeded and held on the surface of the first insulating layer 141 in the first thin film 91. When the protein layer is provided on the surface of the first insulating layer 141, the cells 7 are seeded and held on the surface of the protein layer. The cells 7 on the surface of the first insulating layer 141 (first thin film 91) are prevented from entering the first pores 919 in the first thin film 91.

<工程(C)>
以上により、電極シート101を作製した後は、第1犠牲層121及び第2犠牲層122に、その外部から刺激を加えることにより、第1犠牲層121及び第2犠牲層122を溶解させ、第1犠牲層121上に形成されていた第1電極131と、第2犠牲層122上に形成されていた第2電極132と、を基板11上で遊離させる。そして、それとともに、第2電極132を筒状又は半筒状に巻き、第1電極131を、第2電極132を囲んで筒状に巻くことにより、図7(b)に示すように、2層円筒構造90を形成する。これにより、目的とする電極構造体1が得られる。細胞7は、2層円筒構造90に内包される。
<Step (C)>
After the electrode sheet 101 is produced as described above, the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 are dissolved by applying a stimulus from the outside to the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122, and the first electrode 131 formed on the first sacrificial layer 121 and the second electrode 132 formed on the second sacrificial layer 122 are liberated on the substrate 11. At the same time, the second electrode 132 is rolled into a cylindrical or semi-cylindrical shape, and the first electrode 131 is rolled into a cylindrical shape around the second electrode 132, forming a two-layer cylindrical structure 90 as shown in FIG. 7(b). This allows the desired electrode structure 1 to be obtained. The cell 7 is encapsulated in the two-layer cylindrical structure 90.

第1犠牲層121及び第2犠牲層122への刺激の加え方は、刺激の種類に応じて、任意に選択できる。例えば、化学物質を作用させることで刺激を加える場合には、化学物質の水溶液等の溶液を、第1犠牲層121及び第2犠牲層122に接触させればよい。このとき、電極シート101を前記溶液中に浸漬してもよい。前記溶液は、細胞7の生着性に影響を与えないため、細胞7は2層円筒構造90に良好に内包される。 The method of applying the stimulus to the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 can be selected arbitrarily depending on the type of stimulus. For example, when applying the stimulus by applying a chemical substance, a solution such as an aqueous solution of the chemical substance may be brought into contact with the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122. At this time, the electrode sheet 101 may be immersed in the solution. Since the solution does not affect the survival of the cells 7, the cells 7 are well encapsulated in the two-layered cylindrical structure 90.

第1犠牲層121及び第2犠牲層122を溶解させると、第1薄膜91中の第1電極131及び第1絶縁層141に生じる機械的性質の勾配により、第1薄膜91が自己組織的に曲がり、筒状に巻かれた状態となる。同様に、第2犠牲層122が溶解すると、第2薄膜92中の第2電極132及び第2絶縁層142に生じる機械的性質の勾配により、第2薄膜92が自己組織的に曲がり、筒状に巻かれた状態となる。ここで、第1薄膜91中の第1電極131及び第1絶縁層141における機械的性質としては、例えば、これらに生じる残留応力又はこれらの厚さ方向における弾性等が挙げられる。同様に、第2薄膜92中の第2電極132及び第2絶縁層142における機械的性質としては、例えば、これらに生じる残留応力又はこれらの厚さ方向における弾性等が挙げられる。このとき、第1軸部81を支点にして第1薄膜91の巻きが生じ、第2軸部82を支点にして第2薄膜92の巻きが生じるが、同一の曲げ応力を加えた場合に、第1薄膜91及び第2薄膜92の曲率は、これの厚さに依存して決定される。そのため、例えば、第1絶縁層141の厚さと、第2絶縁層142の厚さに、差を持たせておくことで、第1薄膜91及び第2薄膜92の巻きを、互いに異なる曲率で生じさせ、2層円筒構造90を形成する。 When the first sacrificial layer 121 and the second sacrificial layer 122 are dissolved, the first thin film 91 is bent in a self-organizing manner and wound into a cylindrical shape due to the gradient of mechanical properties that occurs in the first electrode 131 and the first insulating layer 141 in the first thin film 91. Similarly, when the second sacrificial layer 122 is dissolved, the second thin film 92 is bent in a self-organizing manner and wound into a cylindrical shape due to the gradient of mechanical properties that occurs in the second electrode 132 and the second insulating layer 142 in the second thin film 92. Here, examples of the mechanical properties of the first electrode 131 and the first insulating layer 141 in the first thin film 91 include residual stress that occurs therein or elasticity in the thickness direction of these layers. Similarly, examples of the mechanical properties of the second electrode 132 and the second insulating layer 142 in the second thin film 92 include residual stress that occurs therein or elasticity in the thickness direction of these layers. At this time, the first thin film 91 rolls around the first shaft 81, and the second thin film 92 rolls around the second shaft 82. When the same bending stress is applied, the curvature of the first thin film 91 and the second thin film 92 is determined depending on their thickness. Therefore, for example, by making the thickness of the first insulating layer 141 and the thickness of the second insulating layer 142 different, the first thin film 91 and the second thin film 92 roll with different curvatures, forming a two-layer cylindrical structure 90.

第1薄膜91の巻きは、第1支持体161及び第2支持体162の外周面に沿って生じ、筒状の第1薄膜910となる。第1薄膜910の表面は、第1支持体161及び第2支持体162の外周面に接触し、好ましくは密着する。一方、第2薄膜92の巻きは、第1支持体161及び第2支持体162間の空隙部で生じ、筒状又は半筒状の第2薄膜920となる。 The first thin film 91 rolls along the outer peripheral surfaces of the first support 161 and the second support 162, forming a cylindrical first thin film 910. The surface of the first thin film 910 contacts, and preferably adheres to, the outer peripheral surfaces of the first support 161 and the second support 162. On the other hand, the second thin film 92 rolls in the gap between the first support 161 and the second support 162, forming a cylindrical or semi-cylindrical second thin film 920.

ここまでは、2層円筒構造を備えた電極構造体の製造方法について説明したが、2層ではなく3層以上の多層円筒構造を備えた電極構造体も、同様の方法で製造できる。 So far, we have explained the manufacturing method for an electrode structure with a two-layer cylindrical structure, but electrode structures with a multi-layer cylindrical structure of three or more layers instead of two layers can also be manufactured in a similar manner.

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。 The above describes an embodiment of the present invention in detail with reference to the drawings, but the specific configuration is not limited to this embodiment and includes designs that do not deviate from the gist of the present invention.

以下、具体的実施例により、本発明についてさらに詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に示す実施例に何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to the examples shown below.

[実施例1]
<<電極構造体の製造>>
濃度が1%wt/vоlのアルギン酸ナトリウム水溶液を、スピンコーティング法によって、ホウケイ酸ガラス製のガラス基板(厚さ150μm)の一方の面上に塗工した。この塗工後のガラス基板を、濃度が0.1mol/Lの塩化カルシウム水溶液中に浸漬することで、ガラス基板の前記一方の面上にアルギン酸カルシウムのゲル層を形成した。塩化カルシウム水溶液中から、前記ゲル層を備えたガラス基板を取り出し、蒸留水で洗浄した後、自然乾燥させた。以上により、犠牲層を形成した。次いで、ガラス基板上の第1電極及び第2電極の形成予定領域にのみ、前記ゲル層(犠牲層)を残し、その他の領域からは前記ゲル層を取り除くことにより、ガラス基板上で前記ゲル層をパターニングした。以上により、ガラス基板の一方の面上に、前記ゲル層で構成された第1犠牲層及び第2犠牲層を形成した(工程(A))。
[Example 1]
<<Manufacture of electrode structure>>
A sodium alginate solution having a concentration of 1% wt/vol was applied by spin coating onto one side of a glass substrate (thickness 150 μm) made of borosilicate glass. The glass substrate after the application was immersed in a calcium chloride solution having a concentration of 0.1 mol/L to form a calcium alginate gel layer on the one side of the glass substrate. The glass substrate with the gel layer was taken out of the calcium chloride solution, washed with distilled water, and then naturally dried. Thus, a sacrificial layer was formed. Next, the gel layer (sacrificial layer) was left only in the areas on the glass substrate where the first and second electrodes were to be formed, and the gel layer was removed from the other areas, thereby patterning the gel layer on the glass substrate. Thus, a first sacrificial layer and a second sacrificial layer composed of the gel layer were formed on one side of the glass substrate (step (A)).

銅箔上で単層グラフェンを成長させ、銅箔をエッチングし、蒸留水上に単層グラフェンを浮かべた。そして、第1犠牲層及び第2犠牲層を形成後のガラス基板を用いて、その第1犠牲層及び第2犠牲層側の面で単層グラフェンを掬うことにより、ガラス基板の第1犠牲層及び第2犠牲層を形成した側の面上に、これら犠牲層を覆うように、単層グラフェンを転写した。 Single-layer graphene was grown on copper foil, the copper foil was etched, and the single-layer graphene was floated on distilled water. Then, using the glass substrate on which the first and second sacrificial layers had been formed, the single-layer graphene was scooped up from the surface of the glass substrate on which the first and second sacrificial layers had been formed, and the single-layer graphene was transferred onto the surface of the glass substrate on which the first and second sacrificial layers had been formed, so as to cover these sacrificial layers.

次いで、マスクを介した熱蒸着法により、ガラス基板側からクロム層及び金層がこの順に積層されて構成された2つのコンタクトパッド、すなわち、第1コンタクトパッド及び第2コンタクトパッドを、前記導電層上に形成した。これらコンタクトパッドは、導電層の両端部近傍の領域に、第1電極を挟む配置となるように形成した。これらコンタクトパッドはいずれも、その平面形状が長方形であり、大きさが1mm×3mmであり、クロム層の厚さが10nmであり、金層の厚さが100nmであった。 Next, two contact pads, i.e., a first contact pad and a second contact pad, were formed on the conductive layer by thermal evaporation through a mask, with a chromium layer and a gold layer stacked in that order from the glass substrate side. These contact pads were formed in areas near both ends of the conductive layer so as to sandwich the first electrode. Each of these contact pads had a rectangular planar shape and a size of 1 mm x 3 mm, with the chromium layer being 10 nm thick and the gold layer being 100 nm thick.

次いで、第1電極の形成予定領域と、第3導電層の形成予定領域と、これらを接続する第1軸状導電層の形成予定領域と、に前記導電層を一体に残し、さらに、第2電極の形成予定領域と、第4導電層の形成予定領域と、これらを接続する第2軸状導電層の形成予定領域と、にも前記導電層を一体に残し、ただし、これら一体に残した導電層同士を非接触とした。以上により、ガラス基板の第1犠牲層及び第2犠牲層を形成した側の面上に、第1犠牲層を覆うように、第1細孔を未形成の第1電極を形成し、第2犠牲層を覆うように、第2細孔を未形成の第2電極を形成し、さらに、ガラス基板上に直接、第3導電層、第4導電層、第1軸状導電層及び第2軸状導電層を形成した(工程(B))。 Then, the conductive layer is left integrally in the region where the first electrode is to be formed, the region where the third conductive layer is to be formed, and the region where the first axial conductive layer connecting them is to be formed, and further, the conductive layer is left integrally in the region where the second electrode is to be formed, the region where the fourth conductive layer is to be formed, and the region where the second axial conductive layer connecting them is to be formed, but these conductive layers left integrally are not in contact with each other. As a result, a first electrode without a first pore is formed on the surface of the glass substrate on which the first sacrificial layer and the second sacrificial layer are formed, so as to cover the first sacrificial layer, and a second electrode without a second pore is formed on the surface of the glass substrate on which the first sacrificial layer and the second sacrificial layer are formed, and further, the third conductive layer, the fourth conductive layer, the first axial conductive layer, and the second axial conductive layer are formed directly on the glass substrate (step (B)).

次いで、ガラス基板の第1コンタクトパッド及び第2コンタクトパッドを形成した側の全面に、化学気相成長(CVD)法でクロロパラキシレンを蒸着することにより、クロロパラキシレンからなる絶縁層(厚さ100nm)を形成した。そして、フォトレジストを用いてフォトリソグラフィー法により、第2電極、第2軸状導電層、第1軸状導電層、第3導電層及び第4導電層の形成領域にのみ、フォトレジスト層を残し、その他の領域からはフォトレジスト層を取り除くことにより、絶縁層上でフォトレジスト層をパターニングした。このとき、第2電極の形成領域のうち、第2細孔の形成領域からは、フォトレジスト層を取り除いた。さらに、ガラス基板上の、このフォトレジスト層をパターニングした側の全面に、CVD法でクロロパラキシレンを蒸着することにより、2層目のクロロパラキシレンからなる絶縁層(厚さ150nm)を形成した。そして、フォトレジストを用いてフォトリソグラフィー法により、第1電極の形成領域にのみ、フォトレジスト層を残し、その他の領域からはフォトレジスト層を取り除くことにより、2層目の絶縁層上でフォトレジスト層をパターニングした。このとき、第1電極の形成領域のうち、第1細孔の形成領域からは、フォトレジスト層を取り除いた。そして、フォトレジスト層で被覆されていない絶縁層を、酸素プラズマによるエッチングで除去するとともに、第1電極131及び第1絶縁層141の積層物に、これらを貫通する第1細孔を形成し、第2電極132及び第2絶縁層142の積層物に、これらを貫通する第2細孔を形成し、さらに、フォトレジスト層をアセトンによる処理で除去した。以上により、第1電極のガラス基板側とは反対側の面に第1絶縁層(厚さ250nm)を形成し、第2電極のガラス基板側とは反対側の面に第2絶縁層(厚さ100nm)を形成し、第1軸状導電層のガラス基板側とは反対側の面に第1軸状絶縁層(厚さ100nm)を形成し、第2軸状導電層のガラス基板側とは反対側の面に第2軸状絶縁層(厚さ100nm)を形成し、第3導電層のガラス基板側とは反対側の面のうち、第1コンタクトパッドが設けられていない領域に第3絶縁層(厚さ100nm)を形成し、第4導電層のガラス基板側とは反対側の面のうち、第2コンタクトパッドが設けられていない領域に第4絶縁層(厚さ100nm)を形成した。ここまでで、第1電極、第2電極、第1軸状導電層、第2軸状導電層、第3導電層及び第4導電層の形状を、最終的に目的とする形状に調節するとともに、第1軸部と第2軸部を形成した。第1細孔は、直径3μmのものを50個形成し、第2細孔は、直径15μmのものを20個形成した。以上により、第1薄膜及び第2薄膜を形成した。 Next, an insulating layer (100 nm thick) made of chloroparaxylene was formed by depositing chloroparaxylene by chemical vapor deposition (CVD) on the entire surface of the side of the glass substrate where the first contact pad and the second contact pad were formed. Then, a photoresist was patterned on the insulating layer by photolithography using a photoresist, leaving the photoresist layer only in the formation areas of the second electrode, the second axial conductive layer, the first axial conductive layer, the third conductive layer, and the fourth conductive layer, and removing the photoresist layer from the other areas. At this time, the photoresist layer was removed from the formation area of the second hole in the formation area of the second electrode. Furthermore, a second insulating layer (150 nm thick) made of chloroparaxylene was formed by depositing chloroparaxylene by CVD on the entire surface of the side of the glass substrate where the photoresist layer was patterned. Then, the photoresist layer was patterned on the second insulating layer by photolithography using a photoresist, leaving the photoresist layer only in the region where the first electrode was formed and removing the photoresist layer from the other regions. At this time, the photoresist layer was removed from the region where the first hole was formed among the region where the first electrode was formed. Then, the insulating layer not covered with the photoresist layer was removed by etching with oxygen plasma, and a first hole penetrating the first electrode 131 and the first insulating layer 141 was formed in the laminate of the first electrode 131 and the first insulating layer 141, and a second hole penetrating the second electrode 132 and the second insulating layer 142 was formed in the laminate of the second electrode 132 and the second insulating layer 142, and the photoresist layer was removed by treatment with acetone. As a result, a first insulating layer (thickness 250 nm) was formed on the surface of the first electrode opposite the glass substrate side, a second insulating layer (thickness 100 nm) was formed on the surface of the second electrode opposite the glass substrate side, a first axial insulating layer (thickness 100 nm) was formed on the surface of the first axial conductive layer opposite the glass substrate side, a second axial insulating layer (thickness 100 nm) was formed on the surface of the second axial conductive layer opposite the glass substrate side, a third insulating layer (thickness 100 nm) was formed in the area where the first contact pad was not provided on the surface of the third conductive layer opposite the glass substrate side, and a fourth insulating layer (thickness 100 nm) was formed in the area where the second contact pad was not provided on the surface of the fourth conductive layer opposite the glass substrate side. Up to this point, the shapes of the first electrode, the second electrode, the first axial conductive layer, the second axial conductive layer, the third conductive layer, and the fourth conductive layer were adjusted to the final desired shape, and the first axis portion and the second axis portion were formed. 50 first pores with a diameter of 3 μm were formed, and 20 second pores with a diameter of 15 μm were formed. In this way, the first thin film and the second thin film were formed.

次いで、第1軸部及び第2軸部上に、円筒支持体としてガラスファイバを設置した状態で、第1薄膜上に、HUVECを含有する細胞懸濁液を載せることにより、第1薄膜上にHUVECを播種した。
以上により、電極シートを得た。
Next, with glass fibers placed as cylindrical supports on the first and second shaft portions, a cell suspension containing HUVECs was placed on the first thin film, thereby seeding HUVECs on the first thin film.
In this manner, an electrode sheet was obtained.

次いで、この細胞を播種後の電極シートに、アルギン酸リアーゼ水溶液を接触させた。これにより、第1犠牲層及び第2犠牲層を溶解させ、第1犠牲層上に形成されていた第1電極と、第2犠牲層上に形成されていた第2電極を、ガラス基板上で遊離させるとともに、第2電極(第2薄膜)を半筒状に巻き、第1電極(第1薄膜)を、この半筒状の第2電極を囲んで筒状に巻くことにより、2層円筒構造を形成した(工程(C))。
以上により、HUVECを2層円筒構造内に内包する、目的とする電極構造体を製造した。
Next, the electrode sheet after seeding with the cells was contacted with an aqueous solution of alginate lyase, whereby the first sacrificial layer and the second sacrificial layer were dissolved, and the first electrode formed on the first sacrificial layer and the second electrode formed on the second sacrificial layer were liberated on the glass substrate, and the second electrode (second thin film) was rolled up in a semi-cylindrical shape, and the first electrode (first thin film) was rolled up in a cylindrical shape around the semi-cylindrical second electrode to form a two-layer cylindrical structure (step (C)).
In this manner, the intended electrode structure was produced, in which HUVECs were enclosed within a two-layer cylindrical structure.

<<第1電極及び第2電極間の電位差の測定>>
上記で得られた、細胞を含む電極構造体において、第1電極及び第2電極間の電位差を測定した。このときの測定結果を図8に示す。さらに、2層円筒構造を形成する前の、細胞を播種後の前記電極シートにおいても、同様に第1電極及び第2電極間の電位差を測定した。このときの測定結果を図9に示す。
<<Measurement of Potential Difference Between First Electrode and Second Electrode>>
In the cell-containing electrode structure obtained above, the potential difference between the first electrode and the second electrode was measured. The measurement result is shown in Figure 8. Furthermore, in the electrode sheet after seeding with cells, before forming the two-layer cylindrical structure, the potential difference between the first electrode and the second electrode was also measured in the same manner. The measurement result is shown in Figure 9.

図8及び図9から明らかなように、第1電極及び第2電極を巻く前後で、電位差の測定結果に大きな相違点はなかった。すなわち、電極構造体の製造過程で、第1電極、第2電極、第1軸部及び第2軸部に破断等は認められず、得られた電極構造体は、細胞シートの電気抵抗値を測定可能であることを確認できた。 As is clear from Figures 8 and 9, there was no significant difference in the measurement results of the potential difference before and after winding the first and second electrodes. In other words, no breaks or the like were observed in the first electrode, second electrode, first shaft portion, or second shaft portion during the manufacturing process of the electrode structure, and it was confirmed that the obtained electrode structure is capable of measuring the electrical resistance value of the cell sheet.

[実施例2]
<<電極構造体の製造>>
実施例1の場合と同じ方法で、電極シートを製造した。
次いで、電極シート中の第1薄膜の表面にフィブロネクチンをコーティングすることにより、フィブロネクチン層を形成した。そして、ヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)を含有する細胞懸濁液を、第1薄膜上のフィブロネクチン層に接触させることにより、フィブロネクチン層上にHUVECを播種した。
次いで、このHUVECを播種後の電極シートに、アルギン酸リアーゼ水溶液を接触させた。これにより、第1犠牲層及び第2犠牲層を溶解させ、これら犠牲層上に形成されていた第1電極及び第2電極を、ガラス基板上で遊離させるとともに、第2電極(第2薄膜)を半筒状に巻き、第1電極(第1薄膜)を、この半筒状の第2電極を囲んで筒状に巻くことにより、2層円筒構造を形成した。
以上により、HUVECを2層円筒構造内に内包する、目的とする電極構造体を製造した。
[Example 2]
<<Manufacture of electrode structure>>
An electrode sheet was produced in the same manner as in Example 1.
Next, a fibronectin layer was formed by coating the surface of the first thin film in the electrode sheet with fibronectin, and a cell suspension containing human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) was brought into contact with the fibronectin layer on the first thin film to seed HUVECs on the fibronectin layer.
Next, the electrode sheet after seeding with HUVECs was contacted with an aqueous solution of alginate lyase, which dissolved the first and second sacrificial layers, liberated the first and second electrodes formed on the sacrificial layers onto the glass substrate, and rolled the second electrode (second thin film) into a semi-cylindrical shape, and rolled the first electrode (first thin film) into a cylindrical shape around the semi-cylindrical second electrode to form a two-layer cylindrical structure.
In this manner, the intended electrode structure was produced, in which HUVECs were enclosed within a two-layer cylindrical structure.

<<三次元培養血管組織の作製>>
上記で得られた電極構造体において、HUVECを培養することで、2層円筒構造内の第1薄膜及び第2薄膜間で細胞シートを形成し、円筒構造の三次元培養血管組織を作製した。このとき、位相差顕微鏡を用いて取得した三次元培養血管組織の撮像データを図10に示す。この時点では、伸展の途中の細胞シートによって、1重の円筒構造が形成されていた。
<<Creation of three-dimensional cultured vascular tissue>>
In the electrode structure obtained above, HUVECs were cultured to form a cell sheet between the first and second thin films in the two-layer cylindrical structure, and a three-dimensional cultured vascular tissue with a cylindrical structure was produced. Image data of the three-dimensional cultured vascular tissue obtained using a phase contrast microscope at this time is shown in Figure 10. At this point, a single-layered cylindrical structure had been formed by the cell sheet in the middle of extending.

本発明は、細胞の三次元培養組織の作製に利用可能である。 The present invention can be used to create three-dimensional cultured tissues of cells.

1…電極構造体, 11…基板, 11a…基板の一方の面, 121…第1犠牲層, 122…第2犠牲層, 131…筒状に巻かれる前の第1電極, 132…半筒状に巻かれる前の第2電極, 1310…筒状に巻かれた第1電極, 1320…半筒状に巻かれた第2電極, 135…第1軸状導電層, 136…第2軸状導電層, 1410…筒状に巻かれた第1絶縁層, 1420…半筒状に巻かれた第2絶縁層, 81…第1軸部, 82…第2軸部, 90…2層円筒構造, 910…筒状に巻かれた第1薄膜, 920…半筒状に巻かれた第2薄膜 1...electrode structure, 11...substrate, 11a...one side of substrate, 121...first sacrificial layer, 122...second sacrificial layer, 131...first electrode before being wound into a cylindrical shape, 132...second electrode before being wound into a semi-cylindrical shape, 1310...first electrode wound into a cylindrical shape, 1320...second electrode wound into a semi-cylindrical shape, 135...first axial conductive layer, 136...second axial conductive layer, 1410...first insulating layer wound into a cylindrical shape, 1420...second insulating layer wound into a semi-cylindrical shape, 81...first axial portion, 82...second axial portion, 90...two-layer cylindrical structure, 910...first thin film wound into a cylindrical shape, 920...second thin film wound into a semi-cylindrical shape

Claims (7)

筒状に巻かれた第1電極と、前記第1電極とは非接触に設けられ、且つ筒状又は半筒状に巻かれた第2電極と、を備え、
前記第1電極が前記第2電極を囲んで、前記第1電極及び第2電極が多層円筒構造を構成し、
前記多層円筒構造中の前記第1電極及び第2電極間の空隙部が、細胞培養部となっている、電極構造体。
A first electrode wound in a cylindrical shape; and a second electrode wound in a cylindrical or semi-cylindrical shape and provided in a non-contact state with the first electrode,
The first electrode surrounds the second electrode, and the first electrode and the second electrode form a multi-layer cylindrical structure;
An electrode structure, wherein a gap between the first electrode and the second electrode in the multilayer cylindrical structure serves as a cell culture area.
前記第1電極の、前記多層円筒構造の径方向における内向きの面に、第1絶縁層が積層されて、第1薄膜が構成され、
前記第2電極の、前記多層円筒構造の径方向における内向きの面に、第2絶縁層が積層されて、第2薄膜が構成され、
前記第1薄膜及び第2薄膜間の空隙部が、前記細胞培養部となっている、請求項1に記載の電極構造体。
a first insulating layer is laminated on a surface of the first electrode facing inward in a radial direction of the multilayer cylindrical structure to form a first thin film;
a second insulating layer is laminated on a surface of the second electrode facing inward in the radial direction of the multilayer cylindrical structure to form a second thin film;
The electrode structure according to claim 1 , wherein a gap between the first thin film and the second thin film serves as the cell culture portion.
前記第1電極が、その巻かれている方向に対して直交する方向に延ばして設けられている第1軸部と接続され、
前記第2電極が、その巻かれている方向に対して直交する方向に延ばして設けられている第2軸部と接続されている、請求項1又は2に記載の電極構造体。
The first electrode is connected to a first shaft portion extending in a direction perpendicular to the winding direction of the first electrode,
3. The electrode structure according to claim 1, wherein the second electrode is connected to a second shaft portion extending in a direction perpendicular to the winding direction of the second electrode.
前記第1軸部が第1軸状導電層を有し、前記第1電極及び第1軸状導電層が電気的に接続され、
前記第2軸部が第2軸状導電層を有し、前記第2電極及び第2軸状導電層が電気的に接続されている、請求項3に記載の電極構造体。
the first shaft portion has a first shaft-shaped conductive layer, and the first electrode and the first shaft-shaped conductive layer are electrically connected;
The electrode structure according to claim 3 , wherein the second shaft portion has a second axial conductive layer, and the second electrode and the second axial conductive layer are electrically connected.
前記第1軸部及び第2軸部を介して、前記第1電極及び第2電極間の電位差が測定可能となっている、請求項4に記載の電極構造体。 The electrode structure according to claim 4, wherein the potential difference between the first electrode and the second electrode can be measured via the first shaft portion and the second shaft portion. 前記第1電極、第2電極、第1絶縁層及び第2絶縁層が、光透過性を有する、請求項2~5のいずれか一項に記載の電極構造体。 The electrode structure according to any one of claims 2 to 5, wherein the first electrode, the second electrode, the first insulating layer, and the second insulating layer are optically transparent. 請求項1~6のいずれか一項に記載の電極構造体の製造方法であって、
常温で非導電性である基板の一方の面上に、前記第1電極を積層するための第1犠牲層と、前記第2電極を積層するための第2犠牲層と、を形成する工程(A)と、
前記第1犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第1電極を形成し、前記第2犠牲層の前記基板側とは反対側の面上に、前記第2電極を形成する工程(B)と、
前記第1犠牲層及び第2犠牲層に、その外部から刺激を加えることにより、前記第1犠牲層及び第2犠牲層を溶解させ、前記第1犠牲層上に形成されていた前記第1電極と、前記第2犠牲層上に形成されていた前記第2電極と、を前記基板上で遊離させるとともに、前記第2電極を筒状又は半筒状に巻き、前記第1電極を、前記第2電極を囲んで筒状に巻くことにより、前記多層円筒構造を形成する工程(C)と、を有する、電極構造体の製造方法。
A method for producing the electrode structure according to any one of claims 1 to 6, comprising the steps of:
A step (A) of forming a first sacrificial layer for laminating the first electrode and a second sacrificial layer for laminating the second electrode on one surface of a substrate that is non-conductive at room temperature;
A step (B) of forming the first electrode on a surface of the first sacrificial layer opposite to the substrate side, and forming the second electrode on a surface of the second sacrificial layer opposite to the substrate side;
and (C) applying a stimulus from outside the first sacrificial layer and the second sacrificial layer to dissolve the first sacrificial layer and the second sacrificial layer, thereby liberating the first electrode formed on the first sacrificial layer and the second electrode formed on the second sacrificial layer on the substrate, and winding the second electrode into a cylindrical or semi-cylindrical shape and winding the first electrode into a cylindrical shape around the second electrode, thereby forming the multilayer cylindrical structure.
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